常見水文模型參數率定

常見水文模型參數率定第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日常用洪水預報模型一、常用洪水模型概述三水源蓄滿產流模型（SMS_3）三水源滯后演算模型（LAG_3）馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型（MSK）降雨徑流相關圖法（P—Pa—R）流域匯流經驗單位線（UH_B）流域產流計算：流域匯流計算：河道匯流計算：該類模型輸入為流域內點雨量或面雨量系列文件，輸出為流域徑流深系列文件。該類模型輸入為流域徑流深系列文件，輸出為出口斷面水位流量系列文件。該類模型輸入為上斷面水位流量系列文件，輸出為下斷面水位流量系列文件。

第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日常用洪水預報模型一、常用洪水模型概述XMP三水源蓄滿產流模型三水源滯后演算模型馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數WM（WUM、WLM、WDM）：流域平均蓄水容量,反映干旱程度的指標。

K：流域蒸散發(fā)折算系數，反映流域蒸散發(fā)能力。

B：流域蓄水容量曲線的方次，反映流域蓄水條件的不均勻性。

C：深層蒸發(fā)折算系數，決定于深根植物的覆蓋面積。

IM：不透水面積比例。SM：流域平均表層土自由水蓄水容量，反映洪峰形狀、高低。

EX：自由水蓄水容量曲線的方次，反映自由水分布的不均勻性。

KG和KI：自由水蓄水庫對地下水及壤中流的出流系數，反映直接徑流的退水歷時天數。一、常用洪水模型概述第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源滯后演算模型參數CI：深層壤中流的消退系數，反映洪水尾部退水的快慢。

CG：地下徑流消退系數，反映地下水退水的快慢。

CS：河網蓄水消退系數，反映洪水過程坦化的程度。LAG：滯后時段數，反映洪水過程平移的程度。一、常用洪水模型概述第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型參數X：子河段流量比重因素，反映河槽調蓄能力的一個指標，即反映洪水過程坦化的程度。

MP：子河段數,反映洪水過程平移的程度。

一、常用洪水模型概述第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值WM（WUM、WLM、WDM

）：WM的值要保證在計算過程中土壤含水量W不會出現負值。如W出現負值，就要加大WM。

WM的值在半干旱地區(qū)170mm>半濕潤地區(qū)120mm>濕潤地區(qū)100mm。

WUM的值在植被較好的地區(qū)20mm>植被匱乏的地區(qū)5mm。

WM的加大主要在于加大WDM。第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數K：蒸發(fā)皿實測的蒸發(fā)量乘上K就是流域蒸散發(fā)能力。

K的取值控制總的水量平衡，是非常重要的參數。

K的參數率定通常將目標函數固定為多年水量平衡再計算而得。二、模型參數的性質與約值第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

B：它取決于流域地形地貌地質情況的均一程度，一般情況下它與流域面積有關，對于小流域B值也小，對于幾千平方公里的流域，B在0.4左右。B的值對徑流量在時程上的分配有一定影響。B值大時，徑流先少后多，B值小時，反之，但這種影響是有限的。B的取值范圍一般在0.15～0.4，或更大些。B的值對全流域蓄滿的洪水不起作用，但在局部產流的小洪水時是有作用的。

第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

C：C的值對濕潤地區(qū)影響極小，而對半濕潤地區(qū)及半干旱地區(qū)則影響較大。C的值與WLM和WDM的和有關，這個和越大，深層蒸發(fā)越難以發(fā)生，C值就越小，在北方半濕潤地區(qū)；反之則大，在南方林地。

C的值對久旱以后的洪水的影響較大。因此可用久旱以后的洪水來調試C值，同時也可對WDM+WLM的值作相應的調整。第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

IM：如有詳細的地圖，可以量出IM的值；在天然流域，一般只取值0.01或0.02；但是，在城鎮(zhèn)和水庫庫區(qū)則其值可能較大。IM的值主要由過程線上非全流域產流的小突起來判斷，這些小洪水過程大多由不透水面積產生導致的直接徑流產生，故可由這些小洪水的擬合好壞來確定與調整IM的值。

第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

SM：SM是個重要的參數，決定了地表徑流的多少，影響洪峰形態(tài)，優(yōu)選調試時往往以洪峰為主要目標。由于使用時段遞推計算的差分格式，對雨強有均化作用。所以計算時越短，相應的SM越大。如取時段長度為日，SM在山區(qū)10或更小，南方土深林茂處取50或更大；如時段長為6小時，SM在山區(qū)則加大至20。

SM的值與地質條件有關系，花崗巖37，砂巖16，板、頁巖7。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

EX：EX決定了飽和坡面流產流面積的發(fā)展過程，一般取值在1-1.5。

該參數的變幅不大，可取定值1.5。第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日三水源蓄滿產流模型參數二、模型參數的性質與約值

KG和KI：KI+KG代表自由水出流的快慢。1000平方公里流域，一般為三天，KG+KI≈0.7，若為二天，則KG+KI≈0.8。這可以從流量過程線落水段的轉折點，粗估壤中流與地下水的量值，其比值就是KI/KG的值。有的流域退水歷時遠大于三天，則應調整參數CI來處理。

SM與KG存在一定的相關性，SM越大，KG也愈大，反映了流域的蓄水能力等水文特性。第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值

CI：如無深層壤中流，CI→0；當深層壤中流很豐富時，CI→0.4-0.8，相當于退水為2天。

CI→0.9，相當于退水為10天。它決定洪水尾部退水的快慢。但它對整個過程的影響，遠不如產流模型中SM與KG/KI明顯。

它的作用是彌補KG+KI≈0.7的不足。三水源滯后演算模型參數第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值

CG：此值一般為0.98～0.998，相當于匯流時間為50～500天。它決定地下水退水的快慢，用枯季資料很容易推求。三水源滯后演算模型參數第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值

CS：CS的值可以控制洪水的形態(tài)，用次洪資料進行推求。CS的值在，相當于退水歷時約半天，多為陡漲陡落的洪水過程；較為平緩的洪水過程，CS的值在，相當于退水歷時約2-10天。三水源滯后演算模型參數第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值LAG：LAG的值可以控制洪水的推移時間，用次洪資料進行推求。

一般可以根據從造峰降雨落地后到斷面出峰的時間來初判。三水源滯后演算模型參數第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、模型參數的層次與敏感性三水源蓄滿產流模型、滯后演算模型參數參數分層參數敏感參數獨立性蒸散發(fā)計算K，WUM，WLM，CK產流計算WM，B，IM分水源計算SM，EX，KG，KISM，KGKG+KI≈0.7匯流計算CI，CG，CS，LAGLAG，CS

每層中待率定優(yōu)化的參數不宜多于2個，因此要剔除不敏感參數，如WUM，WLM，C,EX,CI等

對于物理意義明確的參數，可以直接確定，如WM，B，IM，CG等

對于有約束條件的參數確定一個，另一個即不參與優(yōu)化，如KI第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型參數X：X值隨楔蓄作用的增大而增大。如湖泊、水庫，入流影響可忽略，X值接近于零。

如入流和出流影響相等，則x＝0.5。有些河段出現壅水，倒比降時，X值為負值。第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、模型參數的性質與約值馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型參數MP：

子河段數可以根據河道平均匯流時間與計算時段長初估；通常取整數位。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型降雨徑流相關圖法Pa：前期雨量計算，也稱前期影響雨量，是反映土壤濕度的參數。通常從主汛期開始計算。P：把時段雨量序列變成累積雨量序列。R：由累積凈雨轉化成時段凈雨量序列。P—Pa—R關系曲線第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型降雨徑流相關圖法參數文件（PAR）文件標準格式如下：11201780（尼爾基）112017801AP_RZHJRPARAMETER1//查曲線方式代碼，等于1表示用累計雨量查曲線，不等于1表示用時段雨量查曲線//60//土壤最大初損量Im//0.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.8//12個月的土壤含水量日衰減系數KD//7//P～R曲線條數N//0102030405060//每條P—R曲線對應的Pa值//10//每條P—R曲線的節(jié)點數M//1 0 0 0 0 0 0 0 02 20 3.7 5 6.3 7.6 9 12 15。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 300 205 215 225 235 245 255 265第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型降雨徑流相關圖法參數文件（PAR）文件標準格式如下：11201780（尼爾基）112017801AP_RWLLPARAMETER1//查曲線方式代碼，等于1表示用累計雨量查曲線，不等于1表示用時段雨量查曲線//70//土壤最大初損量Im//0.930.930.930.930.930.850.850.850.850.930.930.93//12個月的土壤含水量日衰減系數KD//39//P＋pa～R曲線的節(jié)點數M//1 0 02 12.5 2。。。。。。。。。。。。39 3000 2917.5第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型流域匯流經驗單位線模型單位線模型的參數為匯流曲線，為過程變量。匯流曲線由實測資料分析出來，反映了一次洪水過程中影響流域匯流的一切因素。決定匯流曲線的因素是流域自然地理特性及河槽水力條件。前者可認為保持不變，后者主要為河槽匯流速度及調蓄作用，主要由不同的降雨特性決定。高強度的降雨，凈雨匯集快，洪水峰高量大，相應的匯流曲線陡峻，反之，則滯緩；凈雨在面上分布不均，匯流曲線也不一樣，分布偏下游的由于流程短，調蓄作用小，單位線峰值高，峰現早。第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型流域匯流經驗單位線模型參數文件（PAR）文件標準格式如下：11201780（尼爾基）112017801AUH_BPARAMETER1 //選取所采用的單位線代號//1 //單位線總數//1 //單位線序號，1、2、…//20 //單位線長度//0001906109009508907605604052701701006040201050第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、常用洪水預報模型神經網絡模型（BP模型）x1x2xn圖例正向傳播反向傳播yhij輸入層隱層輸出層權值修正閾值修正誤差BP算法原理示意圖基本原理：輸入信號從輸入層經隱層單元逐層處理，并傳向輸出層，每一層神經元的狀態(tài)