HSPF模型徑流參數(shù)優(yōu)化及不確定性研究.pdf

1、目前HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran，水文模擬軟件)模型在水文水質(zhì)模擬過程中取得了較好的應(yīng)用，但是在國外有比較廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)相對比較少，因此在國內(nèi)的應(yīng)用具有較大的探索空間。
　　本文主要探索了HSPF模型的水文徑流模擬原理，并進(jìn)行了水文模擬的手動校準(zhǔn)，通過判定標(biāo)準(zhǔn)納什系數(shù)Ens和確定性系數(shù)，有較好的結(jié)果。PEST(Parameter Estimation Tools，參數(shù)

2、校準(zhǔn)工具)軟件可以用來進(jìn)行模型的自動校準(zhǔn)，它可以用較少的迭代次數(shù)逼近最優(yōu)值，同時可以根據(jù)需要改變目標(biāo)值和權(quán)重，來取得想要的結(jié)果。所以接下來用PEST進(jìn)行模型的單目標(biāo)和多目標(biāo)自動校準(zhǔn)，分別取得了較好的結(jié)果。本文最后分析了模型的不確定性。水文模型是對環(huán)境的仿真，對環(huán)境的模擬存在不確定性，模型輸入也不是完全精確的，存在隨機誤差，所以水文模型存在不確定性，不確定度對水文預(yù)報和優(yōu)化決策等有重要影響，因此對HSPF模型分析其不確定性也有實際的意義。

3、
　　本文以青山水庫流域為例，通過HSPF模型徑流模擬的手動校準(zhǔn)、自動校準(zhǔn)以及不確定性分析，主要取得以下成果:
　　(1)本文詳細(xì)研究了HSPF模型的水文機理，包括產(chǎn)流過程和匯流過程;
　　(2)本文以青山水庫所在流域的資料為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了HSPF模型建模方法及數(shù)據(jù)制作的方法，用ArcGIS對所需地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，用WDMUtil等軟件進(jìn)行了基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)處理;
　　(3)通過參數(shù)估計，構(gòu)建了適用于青山水庫

4、的徑流模擬模型，并篩選出了徑流模擬的敏感性參數(shù)，其中敏感性由大到小依次為:INTFW，LZSN，AGWRC，BASETP，IRC，UZSN，LZETP，INFILT。同時介紹了手動校準(zhǔn)的一般步驟和方法，并對青山水庫流域的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，根據(jù)最終的模擬結(jié)果，校準(zhǔn)期的月徑流、日徑流、小時徑流的納什系數(shù)Ens分別為0.91、0.81和0.74，驗證期的分別為0.93、0.87和0.80，說明HSPF軟件在青山水庫流域有較好的適用性。
　　

5、(4)接下來研究了PEST方法自動校準(zhǔn)的原理及使用方法，利用PEST方法對模型進(jìn)行單目標(biāo)校準(zhǔn)和多目標(biāo)參數(shù)校準(zhǔn)，結(jié)果表明多目標(biāo)分析對暴雨的模擬結(jié)果更具有現(xiàn)實意義。本文因此將多目標(biāo)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了洪水分析，結(jié)果表明在7場洪水中，符合水文預(yù)報要求的有6場，最終結(jié)果符合水文預(yù)報的要求。
　　(5)最后，本文通過使用PEST，基于貝葉斯理論建立了青山水庫模型參數(shù)和降雨觀測相對誤差的聯(lián)合概率分布函數(shù)，得到模型參數(shù)和降雨誤差的后驗分布樣本，對模型