[发明专利]兼顾流量和蒸发的流域水文模型分期率定方法

说明书

本发明公开了一种兼顾流量和蒸发的流域水文模型分期率定方法，包括以下步骤：收集整理流域历史常规水文观测资料和遥感蒸发资料；对流量观测资料进行基流分割，将全模拟期划分为枯水期和非枯水期；构建流域水文模型；确立兼顾流量和蒸发的多目标优化函数，进行参数识别；利用优选参数，通过水文模型得到流量和蒸发模拟序列；选取评价指标，对流量和蒸发模拟结果进行精度评定。本发明可广泛应用于流域水文模拟和预报，也可用于无资料地区参数化等领域，基于本发明的参数率定考虑了蒸发对枯水期水量平衡的显著影响，优选参数能更加真实地反映流域水文特性，提高流域水文模拟精度。

技术领域

本发明涉及流域水文模型领域，具体来说涉及一种兼顾流量和蒸发的流域水文模型分期率定方法。

背景技术

流域水文模型利用水文学物理机制，分析流域降水和径流的内在关系，实现降水径流的模拟和预报。水文模型参数，是流域水文特性的具体反映；参数识别，是在对实测资料进行分析的基础上，根据特定的目标函数确定一套固定的参数寻找法则，通过优化算法估计出模型的参数值。

传统的流域水文模型，仅根据流域出口断面的流量过程进行参数识别。如今，蒸发可由遥感技术实现高精度反演，则可增加考虑流域蒸发作为水文模拟的另一个评价标准。通过构建蒸发相关的目标函数，自动率定出优选参数，在提高流域水文模拟和无资料地区参数化等领域应用广泛。

现有的利用遥感蒸发的流域水文模型率定方法主要步骤为：①分别收集整理流域历史常规水文资料(降雨、流量和潜在蒸发等)和遥感蒸发资料；②根据流域特点，如流域属于湿润区域或干旱区域，并基于可用的水文资料，选择或构建流域水文模型，如新安江模型、SWAT模型等；③根据每一时段流量和蒸发的观测值与模拟值构建目标函数，进行参数优选；④选取评价指标，对模拟结果进行精度评定。

现行方法存在的问题是：

(1)在汛期，径流量主要受降水控制，蒸发对水量平衡影响甚微；而在枯水期，蒸发控制土壤含水量消耗，从而影响基流和下一阶段土壤前期含水量，对水量平衡影响显著。现行方法针对蒸发在汛期和枯水期对流域水量平衡的影响差异不加以区分，对每个时段的蒸发模拟都加以约束。

(2)对流量和蒸发的约束相当，优选参数在提高蒸发模拟的同时一般会降低径流模拟结果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种全模拟期内考虑径流模拟、枯水期内考虑蒸发模拟的流域水文模型多目标分期率定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种兼顾流量和蒸发的流域水文模型分期率定方法，包括如下步骤：

步骤1，收集整理流域水文资料，包括流域历史常规水文资料和遥感蒸发资料，其中，流域历史常规水文资料包含降雨观测资料、流量观测资料和潜在蒸发资料，假设流域水文资料时段长度为N；

步骤2，对流量观测资料进行基流分割，将流域水文资料的N个时段划分出枯水期和非枯水期，其中，流域水文资料的N个时段为全模拟期，枯水期含有K个时段，非枯水期含有N-K个时段；

步骤3，基于流域属于湿润或者干旱区域的流域特点以及流域水文资料的时空尺度特征，构建流域水文模型；将降雨观测资料、潜在蒸发资料输入流域水文模型，进行径流模拟和蒸发模拟，模拟得到流量模拟序列和实际蒸发模拟序列；

步骤4，根据全模拟期内每个时段的流量观测值与流量模拟值、枯水期内每个时段的遥感蒸发值与实际蒸发模拟值，确立兼顾流量和蒸发的多目标优化函数，利用优化算法识别步骤3中构建的流域水文模型的模型参数；

所述多目标优化函数为：