[发明专利]一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法

说明书

本发明公开了一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法，包括如下步骤，S1、构建研究流域的新安江模型；S2、设置新安江模型用于确定初始状态变量计算时段的目标函数；S3、基于目标函数通过优化算法优化新安江模型参数，获取新安江模型的最优参数；S4、利用最优参数确定参数率定期初始状态变量的计算时段；S5、利用参数率定期初始状态变量的计算时段，基于目标函数通过优化算法优化新安江模型参数，获取新安江模型的最终最优参数。优点是：在数据系列较短的情况下，通过简单的操作即可充分利用现有数据更精准确定模型初始状态变量，从而得到更加准确的新安江模型参数。

技术领域

本发明涉及水文预报技术领域，尤其涉及一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法。

背景技术

当前通过新安江模型研究水库调度、水资源管理等问题，模型参数的估计是必不可少的步骤之一。现在广泛采用的新安江模型参数率定的方法均着重于研究各种优化算法的优化效果，而没有考虑模型的初始状态变量在什么时段取得最优的问题，当数据资料系列很长，数据量很充足的情况下，初始状态变量对模型的参数估计结果影响不大，能够估计出符合计算要求的参数。

然而，有些小流域，数据系列较短，存在资料不足的情况。这时初始状态变量对新安江模型参数估计的影响很大，需要确定最优的初始状态变量的时段并计算最优的初始状态变量为新安江模型的参数率定提供初始数据。同时，现在广泛采用的优化新安江模型参数的目标函数均只考虑了洪水过程线的误差或只考虑洪量的误差，没有综合全面的考虑洪水过程和洪量两个要素，所以洪水过程和洪量的模拟效果通常不能兼顾，因此构建一个综合反映径流特征的目标函数来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法，包括如下步骤，

S1、构建研究流域的新安江模型；

S2、设置新安江模型用于确定初始状态变量计算时段的目标函数；

S3、基于目标函数通过优化算法优化新安江模型参数，获取新安江模型的最优参数；

S4、利用最优参数确定参数率定期初始状态变量的计算时段；

S5、利用参数率定期初始状态变量的计算时段，基于目标函数通过优化算法优化新安江模型参数，获取新安江模型的最终最优参数。

优选的，步骤S1之前还包括收集研究流域的资料并整编；具体为，收集所研究流域的DEM数据，流域内各雨量站和水文站的经纬度信息及其相应的降雨量、径流量、蒸发量数据；利用GIS软件提取流域水系图，获取流域面积数据，划分泰森多边形确定各个雨量站的面积权重，计算流域的面平均雨量系列、相应时段长度的流域出口断面流量系列以及相应时段长度的蒸发量系列。

优选的，步骤S1具体为，根据研究流域水系以及水文站雨量站网的分布特点，进行研究流域的子流域划分；每个子流域上分别进行蒸散发计算、流域产流计算、分水源计算和流域汇流计算，蒸散发采用两层或三层蒸发模式；流域产流采用蓄满产流模型进行计算；若划分为地面径流和地下径流两种水源，则按照稳定下渗率进行分水源操作；若划分为地面径流、壤中流和地下径流三种水源，则按照自由水箱进行分水源操作；每个子流域出口断面的流量经过马斯京根法、线性水库法或滞后演算法汇流到总的流域出口断面。

优选的，构建的新安江模型有蒸散发模块、产流模块、分水源模块和汇流模块，蒸散发模块进行蒸散发计算，产流模块进行流域产流计算，分水源模块进行分水源操作，汇流模块进行流域汇流计算。

优选的，新安江模型用于确定初始状态变量计算时段的目标函数为f，f的计算公式为，