基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析-论文.pdf

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1、第32卷第8期水电能源科学VoL32NO．82014年8月WaterResourcesandPowerAug．2014文章编号：1000—7709(2014)08—0026—05基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析周理，冯威，黎小东，张洪波。，敖天其(1．四川I大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院，四川成都610065；2．中国华电集团公司四川公司，四川成都610016；3．昆明理工大学电力工程学院，云南昆明650500)摘要：为了解分布式水文物理模型BTOPMC参数不确定性对模拟精度

2、和预测结果的影响程度，以湄公河为例，采用GIUE方法对BTOPMC参数的不确定性进行了研究。在选定参数的先验分布为均匀分布的基础上，选择用累计似然分布的5和95的评价作为预测不确定性的界限，得到9O置信区间的降雨径流(洪水)过程线。结果表明，大部分时段实测洪水流量都落在了9O置信区间之内，说明采用GIUE方法对BTOPMC模型的参数进行不确定性分析是可行的。关键词：广义似然不确定性估计方法；分布式水文物理模型BTOPMC；不确定性；异参同效；湄公河中图分类号：TV122；P333文献标志码：A型在水文预报中的不确定性。本文应用

3、GLUE1引言方法，将参数的不确定性分析引入分布式水文物分布式水文物理模型是当今水文科学研究的理模型BTOPMC，探索模型参数不确定性对模拟重点和前沿方向之一[1]，其开发研究具有重要的精度和预测结果的影响程度，以便能更加准确预学术价值和实用意义。模型参数的不确定性主要测水文现象，并提高BTOPMC的实用价值。是指在进行水文模型参数自动优选确定模型最优2BT0PMC模型简介参数时，每次搜索到的参数组合总是不尽相同，个别参数甚至相差较大，而这些参数组合却均能使BTOPMC模型l8具有需要率定的参数个模型的目标函数(如确定性系数等

4、)达到相同或几数少、且全部具有物理意义等优点，主要有五个参乎相同的水平，这种现象称为异参同效现象]。数：饱和土壤导水率T。、饱和土壤导水率的衰减水文学中的不确定性产生的原因主要为水文现象因子m、根层最大储水量S⋯、平均土壤饱和差发生与否的不确定性、水文资料的不确定性及水初始值s、曼宁糙率系数。，其中s⋯反映植文模型结构和参数的不确定性。对第一、二类不被／土地利用的影响，丁。和m反映流域土壤种类确定性问题已有了丰硕的研究成果，对第三类的的影响，S反映流域地形的影响，。同时反映土研究起步相对较晚。GLUE方法¨3即广义似然不壤种类

5、和植被／土地利用的影响。BTOPMC模确定性估计方法是基于RSA[4方法发展起来的，为型结构组成见图1。分析水文模型的不确定性提供了一条新途径。模型采用V和E两个指标进行评价。V为Mnotanaril5]认为GLUE方法依赖于某些清晰或隐模拟时期内总模拟流量(T、，⋯)与观测流量值含的假定，当应用于大样本数据时，并不清楚这些假(Tv。b)之比：定如何对不确定性估计产生影响；黄凯等_6介绍了V一Tv。／gv。b。(1)贝叶斯理论的MCMC方法在水环境系统中不确定Nash效率E表示可诠释变量的百分比并用性分析中的应用；黄国如等以东

6、江流域中的星丰于评价观测值和计算值拟合情况的优劣，1009／6代流域为例，采用GLUE方法探讨了TOPMODEL模表完全符合，其定义为：收稿日期：2013-11—29，修回日期：2014—01—14基金项目：国家科技部国际科技合作项目(2012DFG21780)；四川I省环境保护厅科技项目(11HBT一01)；四川大学青年教师科研启动基金项目(2012SCU11065)；四川I大学国家基本科研业务费项目(2010SCU22005)作者简介：周理(1989一)，男，硕士研究生，研究方向为分布式水文模型，E-mail：chou—l

7、ee@126．corn通讯作者：敖天其(1964一)，男，教授，研究方向为农村非点源污染与分布式水文模型，E—mail：aotianqi@SCU．edu．com第32卷第8期周理等：基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析·29·图3清晰地反映了参数的选取与似然值之间(2)与现行许多水文模型相比，BTOPMC突的关系。由图3可看出：①T。、和，z。非常敏感，出的优点就是模型结构简单，且优化参数少。但对BTOPMC的模拟精度有着非常显著的影响；BTOPMC对低流量下的洪水过程模拟较差，这而S⋯则不太敏感，其变

8、化对模型模拟结果影响主要是因为BTOPMC是以蓄满产流为基础的。不大。②在高的似然值区，存在很多参数组，即异因此，如何在BTOPMC中引入超渗产流的机制参同效现象，应予以高度关注。下面列举几组同值得研究。效的参数组，见表3。(3)GLUE方法用于评价水文模型结构和参表3几组异