[发明专利]一种基于多点并行校正的分布式水文模型参数率定方法

权利要求书

1.一种基于多点并行校正的分布式水文模型参数率定方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1、收集目标研究流域内的雨量站和水文站的位置及其对应的观测数据，获取目标研究流域的DEM图和土地利用图；对目标流域的DEM图进行分析，获取目标研究流域的流域面文件；将目标研究流域划分为多个子流域，并分别获取各个子流域内雨量站及各个雨量站的权重；对目标研究流域的土地利用图进行分析，获取目标研究流域内的各个子流域的不透水率；

S2、在所述流域面文件中添加水文单元以生成流域模型，并为各个水文单元选择相应的计算方法；

S3、确定洪水降雨径流过程中各子流域的降雨过程以及各子流域内各水文站断面的流量过程；

S4、将目标研究流域划分为多个参数率定单元，并为参数率定单元制定计算规则；

S5、为每个参数率定单元选择相应的目标函数，并利用优化算法并行求取各个参数率定单元的目标函数的最小值，将各个参数率定单元获取的目标函数最小值汇总整合，即可获取目标流域的水文模型的最优参数；

步骤S1具体包括如下内容，

S11、收集目标研究流域内有观测资料的雨量站和水文站的位置信息以及雨量站和水文站对应的观测数据，将不等时间间隔的观测数据，通过插值的方法转化为逐小时的观测数据；并获取目标研究流域的DEM图和土地利用图；

S12、通过GIS软件对目标研究流域的DEM图进行水文分析，获取目标研究流域内的流域面文件；

S13、通过流域分割的方法将目标研究流域划分为若干个子流域；所述流域分割的方法保证目标研究流域的干流和大支流中有实测数据的水文站以及水库，都分布在各个子流域的出口位置；

S14、根据目标研究流域内的雨量站绘制泰森多边形，以获取目标研究流域内的各个子流域的雨量站及其各个雨量站的权重；

S15、通过GIS软件对目标研究流域的土地利用图进行分析，以获取目标研究流域内的各个子流域的不透水率；

在对目标研究流域进行子流域划分时，将水文站和/或水库作为子流域的出口断面；

步骤S2具体为，在所述流域面文件中添加水文单元生成流域模型，并为各个水文单元配置相应的计算方法，所述水文单元包括水库单元、河道单元、子流域单元和汇流点单元；

步骤S3具体包括如下内容，

S31、根据目标研究流域出口断面的径流过程以及各雨量站的降雨过程，确定降雨径流模拟的起止时间；

S32、各个子流域的径流过程以各个子流域的面雨量表示，所述子流域的面雨量根据该子流域中各雨量站的流量数据与各雨量站的泰森多边形权重之间的乘积确定；

S33、各水文站断面的流量过程采用逐小时的流量过程；

步骤S4具体包括如下内容，

S41、根据具有观测资料的水文站的位置，划分出若干个参数率定单元，各所述参数率定单元包括至少一个子流域；并确保各个参数率定单元的出口断面均为具有观测资料的水文站；

S42、对于出口断面为水库单元的子流域，其出流过程采用水库的实际出库流量代替；

S43、对于有其他参数率定单元流入的参数率定单元，则所述其他参数率定单元的出口断面流量采用观测的流量作为其对应的出流数据，也即为被流入的参数率定单元的入流数据；

步骤S5具体包括如下内容，

S51、各参数率定单元根据其各自的流域水文预报的需要，选择合适的水文模型参数率定目标函数，所述目标函数为峰值误差百分比函数或均值加权均方根误差函数，当需要对峰值流量进行限制规划和设计时，选择峰值误差百分比函数作为目标函数；当需要反映洪水过程整体情况并偏重于洪峰流量的模拟时，选择均值加权均方根误差函数作为目标函数；所述峰值误差百分比函数和均值加权均方根误差函数分别如下，

其中，f₁为峰值误差百分比函数；q_s(peak)为计算的峰值；q_o(peak)为实测的峰值；f₂为均值加权均方根误差函数；NQ为计算的过程线纵坐标数目；q_o(i)为实测第i个时段末的流量；q_s(i)为计算第i个时段末的流量；i为时序；

S52、各参数率定单元分别使用一台计算机使用优化算法并行求取各自所用目标函数的最小值，实现对目标研究流域的水文模型的参数率定；各所述目标函数的最小值即为各个参数率定单元率定的最优参数；将各个参数率定单元率定的最优参数汇总整合，即可获取目标研究流域的水文模型最优参数。