信息量對SAC模型日模參數(shù)率定的影響.pdf

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1、塑墅篁理堡墜叁筻211塑j江酉建撾王猩管理信息量對SAC模型日模參數(shù)率定的影響■賴善證㈧福州市規(guī)劃設計研究院，福建福州350108摘要：對資料信息的有效利用是模型參數(shù)率定得以順利進行的關鍵，而資料的數(shù)量和質量對模型的參數(shù)率定結果影響很大?；诤瘮?shù)曲面直接率定方法，采用無誤差的理想模型論證率定SAC模型相關參數(shù)所需要的信息量。分別采用從少至多的連續(xù)的逐日資料，用函數(shù)曲面直接率定方法對SAC模型日模的相關參數(shù)進行優(yōu)選，判斷對于不同的參數(shù)初值，是否均能收斂到真值。結果表明當采用一年長度資料月j于率定三

2、個敏感性產(chǎn)流參數(shù)EKC、UZFWM和UZK時，率定結果穩(wěn)定。關鍵詞：SAC模型參數(shù)率定信息量函數(shù)曲面直接率定方法參數(shù)率定，即依據(jù)特定的目標函數(shù)，確定一套固定的參數(shù)尋找法則?。對資料信息的有效利用是水文模型參數(shù)率定得以順利進行的關鍵，而資料的數(shù)量和質量對模型的參數(shù)率定結果影響很大：關于流域資料長度會影響到模型參數(shù)的優(yōu)選結果方面，相關學者已經(jīng)具有一定的研究。例如，在1991年，Harlin等_2J指出，在HBV模型的參數(shù)優(yōu)選中，當采用的資料超過兩年時，資料對率定結果的改善是有限的，當采用的資料超過六

3、年時，對參數(shù)優(yōu)選結果不會造成顯著影響。此外，在我國很多流域都缺少實測資料，在這些流域應用水文模型時，其模型參數(shù)率定是一個難點，也是水文學研究的一個重點。如果采用少量的、短時間序列的資料能夠獲得較佳的模型參數(shù)率定效果，那對于缺資料地區(qū)的水文預報具有重要意義。SAC模型是成熟的水文模型，但目前在國內(nèi)應用相對較少，研究其相關參數(shù)的率定具有重要的意義：其中日模中，相對較敏感的參數(shù)分別為蒸散發(fā)折算系數(shù)EKC、上層自由水容量UZFWM、上層自由水日出流系數(shù)UZK。目前，國內(nèi)外采用較多的參數(shù)率定方法主要有傳統(tǒng)

4、優(yōu)化算法和現(xiàn)代優(yōu)化算法，文章采用近年來應用比較多的函數(shù)曲面直接率定方法。3研究信息量對SAC模型日模參數(shù)率定的影響。1信息利用分析思路采用無誤差的理想模型論證率定SAC模型相關參數(shù)所需要的信息量。在研究不同長度序列的資料對日模率定結果的影響時，將分別采用從少至多的連續(xù)的逐日資料，用函數(shù)曲面直接率定方法對日模的相關參數(shù)進行優(yōu)選，判斷對于不同的參數(shù)初值，是否均能收斂到真值，如果能，說明相應長度序列的資料可為該參數(shù)率定方法提供足夠的參數(shù)估計信息。2SAC模型日模參數(shù)率定信息量分析21建陽流域概況及資料

5、分析建陽流域是閩江的一個子流域，建陽站位于福建省建陽市崇陽溪和麻陽溪匯合口下游約680米處，其所在河流屬閩江上游建溪水系，該站集雨面積4848km2。在研究率定SAC模型日模參數(shù)所需要的資料長度時，先采用較少資料率定日模參數(shù)，然后慢慢增多資料，直至率定結果穩(wěn)定。考慮到降水量可能對參數(shù)率定結果造成不同的影響，比如豐水年、平水年和枯水年口J能會影響到參數(shù)率定結果。因此，首先對所采用的資料進行分析。對所采用的1988—1999年共12年的逐日資料進行分析發(fā)現(xiàn)，該時段內(nèi)年平均降水量為1985．8mm，最

6、大為1998年2705mm，最小為1996年1403mm。時段月平均降水量為165．5mm。年最枯三個月一般發(fā)生于10—12月，年最枯六個月降水一般發(fā)生在9月至次年2月。2．2采用一個月資料時日模率定情況選取1988年1月份的實測降雨蒸發(fā)資料作為日模理想模型的輸入，該月降水量為71．4mm，根據(jù)SAC模型參數(shù)的物理意義選取一組模型參數(shù)真值構建日模參數(shù)理想模型。任意選取10組不同的初值，用函數(shù)曲面直接率定方法進行率定后，得結果表明10組不同參數(shù)初值的率定結果不唯一，三個參數(shù)每次的率定結果均不一樣，

7、且都與參數(shù)真值有很大差別，EKC、UZFWM和UZK三個參數(shù)的均方差分別為0199、12．216和0．129，均較大，表明率·300·定結果不穩(wěn)定?？梢娪靡粋€月資料率定SAC模型中的三個敏感性日模參數(shù)，不能得到穩(wěn)定、有效合理的參數(shù)率定結果。23采用三個月資料時日模率定情況選取1988年1月至3月份的實測降雨蒸發(fā)資料作為日模理想模型的輸入，這三個月的降水量為540．2mm，每月平均為180．1mm，稍大于有資料年代月平均降水量。用電腦任意選取10組不同的參數(shù)初值，用函數(shù)曲面直接率定方法進行率定，對

8、于不同的參數(shù)初值，經(jīng)過函數(shù)曲面參數(shù)率定進行率定后，均能收斂到真值附近，三個參數(shù)的均方差分別為5．46×10～、5．64×10。2和2．58×10～，均很小，可見率定結果穩(wěn)定。表明這三個月的資料率定EKC、UZFWM和UZK這三個參數(shù)可以得到參數(shù)真值，且率定結果穩(wěn)定。由于所采取的資料為降水較豐月份的資料，并不能代表所有的資料情況，因此，進一步選取較枯的三個月資料對日模中的三個參數(shù)進行率定。選取1996年10至12月這三個月資料進一步驗證三個月長度的資料是否均能得到穩(wěn)定的率定結果，這三個月的降水量非