分布式流域水文模型參數(shù)不確定性研究——時空變異規(guī)律與可移植性.pdf

1、在全球水文及氣候變化研究中，水文模型不確定性研究是水文科學(xué)發(fā)展中的前沿?zé)狳c課題。2003年國際水文科學(xué)協(xié)會第六屆大會通過了“PUB計劃”，該計劃的核心是尋求有效的水文模擬方法，減少“預(yù)測的不確定性”。水循環(huán)的復(fù)雜非線性特征使得模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)都不可避免地存在不確定性。參數(shù)不確定性研究是水文模型不確定性研究的核心內(nèi)容，是尋求減少模擬與預(yù)測不確定性的重要途徑?；陔S機(jī)理論和貝葉斯統(tǒng)計推斷框架下的不確定性分析方法，難以分別量化各種不確定性來源

2、的相互作用和影響，而最終描述的是總體的不確定性。 論文旨在分解分布式水文模型參數(shù)主要不確定性驅(qū)動因子的貢獻(xiàn)。通過揭示各種不確定性來源對分布式水文模型模擬效果及參數(shù)變異規(guī)律的影響，從現(xiàn)有模型的應(yīng)用中提高認(rèn)識，從而減小確定性模型模擬的不確定性。通過揭示不確定性源與參數(shù)時空可移植性的關(guān)系，減少參數(shù)移用時的不確定性。主要創(chuàng)新點包括：提出了變化環(huán)境下參數(shù)時空變異規(guī)律及可移植性的研究思路與方法；定義了參數(shù)變異度公式，區(qū)分“異參同效”現(xiàn)象時各

3、參數(shù)不確定性程度；提出了“參數(shù)分區(qū)”的理念，為研究參數(shù)空間變異提供了高效的模型組織結(jié)構(gòu)；提出了一種新的子流域加密方法，克服了傳統(tǒng)方法導(dǎo)致的狹長子流域問題及不能精確考慮水文站點位置的弊病。論文以漢江流域為研究對象，取得的主要研究成果與結(jié)論如下： （1）分解了主要不確定性來源對水文模型模擬結(jié)果的驅(qū)動力貢獻(xiàn)。其它影響因素相同時，參數(shù)優(yōu)化中以徑流過程吻合程度為目標(biāo)獲得的模擬結(jié)果優(yōu)于以水量平衡為目標(biāo)，但參數(shù)優(yōu)化范圍對模型模擬結(jié)果影響甚微。

4、模型尺度對模擬效果起著決定性作用。存在一個適應(yīng)的尺度，并不是尺度越小結(jié)果越精確也不是尺度越大結(jié)果越好。降雨對模擬結(jié)果的影響在不同流域上不同參數(shù)優(yōu)化范圍時差異很大。 （2）分解了水文模型的主要不確定性來源對參數(shù)變異規(guī)律的驅(qū)動力貢獻(xiàn)。同尺度同降雨時，不同參數(shù)優(yōu)化范圍引起的參數(shù)變異規(guī)律隨降雨條件及研究區(qū)域不同而不同。 （3）分解了主要不確定性來源對水文模型參數(shù)可移植性的驅(qū)動力貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)參數(shù)可移植性的新途徑。降雨輸入相同時