常見(jiàn)水文模型參數(shù)率定

常見(jiàn)水文模型參數(shù)率定第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日常用洪水預(yù)報(bào)模型一、常用洪水模型概述三水源蓄滿產(chǎn)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(guān)圖法（P—Pa—R）流域匯流經(jīng)驗(yàn)單位線（UH_B）流域產(chǎn)流計(jì)算：流域匯流計(jì)算：河道匯流計(jì)算：該類模型輸入為流域內(nèi)點(diǎn)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日常用洪水預(yù)報(bào)模型一、常用洪水模型概述XMP三水源蓄滿產(chǎn)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)WM（WUM、WLM、WDM）：流域平均蓄水容量,反映干旱程度的指標(biāo)。

K：流域蒸散發(fā)折算系數(shù)，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(shù)，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(kù)對(duì)地下水及壤中流的出流系數(shù)，反映直接徑流的退水歷時(shí)天數(shù)。一、常用洪水模型概述第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源滯后演算模型參數(shù)CI：深層壤中流的消退系數(shù)，反映洪水尾部退水的快慢。

CG：地下徑流消退系數(shù)，反映地下水退水的快慢。

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

MP：子河段數(shù),反映洪水過(guò)程平移的程度。

一、常用洪水模型概述第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值WM（WUM、WLM、WDM

）：WM的值要保證在計(jì)算過(guò)程中土壤含水量W不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。如W出現(xiàn)負(fù)值，就要加大WM。

WM的值在半干旱地區(qū)170mm>半濕潤(rùn)地區(qū)120mm>濕潤(rùn)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)K：蒸發(fā)皿實(shí)測(cè)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(shù)。

K的參數(shù)率定通常將目標(biāo)函數(shù)固定為多年水量平衡再計(jì)算而得。二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

B：它取決于流域地形地貌地質(zhì)情況的均一程度，一般情況下它與流域面積有關(guān)，對(duì)于小流域B值也小，對(duì)于幾千平方公里的流域，B在0.4左右。B的值對(duì)徑流量在時(shí)程上的分配有一定影響。B值大時(shí)，徑流先少后多，B值小時(shí)，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(duì)全流域蓄滿的洪水不起作用，但在局部產(chǎn)流的小洪水時(shí)是有作用的。

第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

C：C的值對(duì)濕潤(rùn)地區(qū)影響極小，而對(duì)半濕潤(rùn)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(guān)，這個(gè)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(rùn)地區(qū)；反之則大，在南方林地。

C的值對(duì)久旱以后的洪水的影響較大。因此可用久旱以后的洪水來(lái)調(diào)試C值，同時(shí)也可對(duì)WDM+WLM的值作相應(yīng)的調(diào)整。第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

IM：如有詳細(xì)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(kù)庫(kù)區(qū)則其值可能較大。IM的值主要由過(guò)程線上非全流域產(chǎn)流的小突起來(lái)判斷，這些小洪水過(guò)程大多由不透水面積產(chǎn)生導(dǎo)致的直接徑流產(chǎn)生，故可由這些小洪水的擬合好壞來(lái)確定與調(diào)整IM的值。

第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

SM：SM是個(gè)重要的參數(shù)，決定了地表徑流的多少，影響洪峰形態(tài)，優(yōu)選調(diào)試時(shí)往往以洪峰為主要目標(biāo)。由于使用時(shí)段遞推計(jì)算的差分格式，對(duì)雨強(qiáng)有均化作用。所以計(jì)算時(shí)越短，相應(yīng)的SM越大。如取時(shí)段長(zhǎng)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(shí)段長(zhǎng)為6小時(shí)，SM在山區(qū)則加大至20。

SM的值與地質(zhì)條件有關(guān)系，花崗巖37，砂巖16，板、頁(yè)巖7。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

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

該參數(shù)的變幅不大，可取定值1.5。第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三水源蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)二、模型參數(shù)的性質(zhì)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(guò)程線落水段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，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(shí)遠(yuǎn)大于三天，則應(yīng)調(diào)整參數(shù)CI來(lái)處理。

SM與KG存在一定的相關(guān)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

CI：如無(wú)深層壤中流，CI→0；當(dāng)深層壤中流很豐富時(shí)，CI→0.4-0.8，相當(dāng)于退水為2天。

CI→0.9，相當(dāng)于退水為10天。它決定洪水尾部退水的快慢。但它對(duì)整個(gè)過(guò)程的影響，遠(yuǎn)不如產(chǎn)流模型中SM與KG/KI明顯。

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

CG：此值一般為0.98～0.998，相當(dāng)于匯流時(shí)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(shù)第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值

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

一般可以根據(jù)從造峰降雨落地后到斷面出峰的時(shí)間來(lái)初判。三水源滯后演算模型參數(shù)第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、模型參數(shù)的層次與敏感性三水源蓄滿產(chǎn)流模型、滯后演算模型參數(shù)參數(shù)分層參數(shù)敏感參數(shù)獨(dú)立性蒸散發(fā)計(jì)算K，WUM，WLM，CK產(chǎn)流計(jì)算WM，B，IM分水源計(jì)算SM，EX，KG，KISM，KGKG+KI≈0.7匯流計(jì)算CI，CG，CS，LAGLAG，CS

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

對(duì)于物理意義明確的參數(shù)，可以直接確定，如WM，B，IM，CG等

對(duì)于有約束條件的參數(shù)確定一個(gè)，另一個(gè)即不參與優(yōu)化，如KI第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型參數(shù)X：X值隨楔蓄作用的增大而增大。如湖泊、水庫(kù)，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(xiàn)壅水，倒比降時(shí)，X值為負(fù)值。第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日二、模型參數(shù)的性質(zhì)與約值馬斯京根河道分段連續(xù)演算模型參數(shù)MP：

子河段數(shù)可以根據(jù)河道平均匯流時(shí)間與計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)初估；通常取整數(shù)位。第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型降雨徑流相關(guān)圖法Pa：前期雨量計(jì)算，也稱前期影響雨量，是反映土壤濕度的參數(shù)。通常從主汛期開(kāi)始計(jì)算。P：把時(shí)段雨量序列變成累積雨量序列。R：由累積凈雨轉(zhuǎn)化成時(shí)段凈雨量序列。P—Pa—R關(guān)系曲線第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型降雨徑流相關(guān)圖法參數(shù)文件（PAR）文件標(biāo)準(zhǔn)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(jì)雨量查曲線，不等于1表示用時(shí)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(gè)月的土壤含水量日衰減系數(shù)KD//7//P～R曲線條數(shù)N//0102030405060//每條P—R曲線對(duì)應(yīng)的Pa值//10//每條P—R曲線的節(jié)點(diǎn)數(shù)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型降雨徑流相關(guān)圖法參數(shù)文件（PAR）文件標(biāo)準(zhǔn)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(jì)雨量查曲線，不等于1表示用時(shí)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(gè)月的土壤含水量日衰減系數(shù)KD//39//P＋pa～R曲線的節(jié)點(diǎn)數(shù)M//1 0 02 12.5 2。。。。。。。。。。。。39 3000 2917.5第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型流域匯流經(jīng)驗(yàn)單位線模型單位線模型的參數(shù)為匯流曲線，為過(guò)程變量。匯流曲線由實(shí)測(cè)資料分析出來(lái)，反映了一次洪水過(guò)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(rèn)為保持不變，后者主要為河槽匯流速度及調(diào)蓄作用，主要由不同的降雨特性決定。高強(qiáng)度的降雨，凈雨匯集快，洪水峰高量大，相應(yīng)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(diào)蓄作用小，單位線峰值高，峰現(xiàn)早。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型流域匯流經(jīng)驗(yàn)單位線模型參數(shù)文件（PAR）文件標(biāo)準(zhǔn)格式如下：11201780（尼爾基）112017801AUH_BPARAMETER1 //選取所采用的單位線代號(hào)//1 //單位線總數(shù)//1 //單位線序號(hào)，1、2、…//20 //單位線長(zhǎng)度//0001906109009508907605604052701701006040201050第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、常用洪水預(yù)報(bào)模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(quán)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(hào)從輸入層經(jīng)隱層單元逐層處理，并傳向輸出層，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)