降雨时空尺度对盘锦地区分布式水文模拟影响
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结合 SWAT 模型的静态参数方法，选取三岔 河 2 场典型洪水，分别对 4 个降雨时段的下 SWTA 模型模拟精度进行分析，分析结果见表 1。
从 2 场典型洪水不同降雨输入时段模拟精度分 析结果可看出，2 场典型洪水不同降水时段其模拟 精度呈现较为明显的一致性变化规律，即随着降雨 时段的的增加，降雨过程的均化作用较为明显，使 得洪水模拟的精度逐步降低，洪峰及洪量误差随着 降雨时段的增加而加大，洪峰出现时间误差也逐步 较大，预测洪峰出现时间滞后现象明显。从其洪水 过程的确定性系数也可看出，随着降雨时段增加， 其确定性系数逐步降低。从整体评价结果可看出， 在静态参数下，降雨输入时段的增加，使得降雨过
19860804 3
28 458 -23.4 3 474 -19.2 -3 0.54
2019 年第 6 期
［文章编号］1002—0624（2019）06—0041—03
东北水利水电
防汛抗旱
降雨时空尺度对盘锦地区分布式水文模拟影响
于保慧
（辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010）
［摘 要］文中对定量分析不同降水时空尺度变化对盘锦地区分布式水文模拟的影响，结合分布式水文模型
SWAT 模型，采用静态和动态参数方法，分析 4 种降雨输入时段对区域洪水模拟精度的影响，并通过降水空间
表 1 静态参数下不同时间分辨率的洪水模拟精度
洪水编号
时间分辨率 降雨量 洪量 洪量误差 洪峰流量 洪峰误差 峰现时间误差 确定性
/h /mm /104 m3 /（%） /（m3·s-1） /（%）
/h
系数
实测 369.5 48 211
5 580
1
39 292 -18.5 4 196 -24.8 -1 0.61
19850820 3
40 510 -19.6 3 711 -33.5 -2 0.54
6
39 623 -21.2 3 409 -38.9 -3 0.51
9
38 503 -24.5 3 209 -42.5 -3 0.49
实测 323.5 37 152
4 300
1
29 276 -21.2 3 505 -18.5 -2 0.63
聚集方法对 6 种降雨空间分辨率下的洪水模拟精度进行分析。研究成果对于盘锦地区洪水模拟方案制定具有
重要的参考价值。
［关键词］降雨；时空尺度；洪水模拟；SWAT 模型；辽宁盘锦
［中图分类号］ P337
［文献标识码］B
1概况
降 雨 是 水 文 模 拟 的 重 要 输 入 项 ，是 水 文 循 环 的 重 要 组 成 部 分 [1]。 降 雨 时 空 尺 度 变 化 对 水 文 模 拟的影响十分重要[2]。近些年来，有学者定量分析 不同降水时段对洪水模拟的影响，取得一定的研 究成果[3-6]，但这些研究成果，大都采用同一组模型 参数，去分析不同降水时段输入对洪水模拟的影 响，而未考虑动态参数变化下不同降水时段对洪 水 模 拟 的 影 响 。 有 学 者 研 究 表 明 ，随 着 降 雨 时 段 的增加，其模型参数也应该随之变化，而不能互相 移用 。 [7] 为此，从静态、动态参数 2 种角度出发，以 盘锦三岔河水文站以上为研究区域，定量分析不 同降水时段对其水文模拟的影响。此外，考虑到 当前分布式水文模型已逐渐成为区域洪水模拟研 究的热点[8,9]，但研究不同降水空间分辨率对洪水模 拟影响的研究还较少，特别是在北方地区还未进 行相关应用，通过降雨聚集方法将其离散成不同 时段雨量数据探讨其对水文模拟精度的影响。
2 研究方法
主 要 从 降 雨 时 间 和 空 间 尺 度 出 发 ，结 合 分 布
式水文模型 SWAT 模型为模拟平台，定量不同降 雨时空尺度变化对分布式水文模拟的影响， SWAT 模型在我国应用已较为成熟，其模拟原理 可详见参考文献 。 [10] 2.1 时间尺度分析
从 2 个方面进行时间尺度变化对分布式水文 模拟精度的影响分析：①静态参数分析法，结合 3 h 降雨时段数据，通过聚集方法将其离散成不同时 段雨量数据探讨其对分布式水文模拟精度的影 响；②动态参数分析法，结合不同时间分辨率的降 水数据，应用动态变化模型参数，使得模拟值和实 测值尽可能吻合，从而探讨不同降雨累计时间对 水文模拟参数及模拟精度的影响。 2.2 空间尺度分析
为分析降雨空间分辨率对分布式水文模拟精 度的影响，将空间分辨率的网格降水数据通过聚集 方法离散成空间分辨率分别为 1，3，5，7，24 ，36 km 分辨率的网格降水数据，由于在流域分水线降雨 空间聚集较容易产生较大的误差。因此，采用栅 格加权平均对流域网格降雨进行空间加权平均。 再将空间加权平均后的降雨数据离散分配到每一
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防汛抗旱
东北水利水电
2019 年第 6 期
个网格计算单元，使得网格计算单元内具有相同
的降雨量值。
在 进 行 降 雨 空 间 尺 度 分 析 时 ，在 确 定 降 雨 数
据不发生变化的前提下，需要固定模型的参数，使
得所有场次洪水的模拟精度具有可比性，因此在
分析降雨空间尺度变化时增加 2 个降雨变化的特
征参数进行分析。
流域累计面平均雨量 AVP 的计算方程为：
N
∑ AVP = αiPi i=1
（1）
式中：αi 表示为降雨权重指数；Pi 表示为第 i 个单
元网格的累计降雨量；N 表示为网格单元的个数。
3 研究结果
3.1 研究区域概况 浑河和太子河于海城市西四镇三岔河处汇合
为大辽河，系感潮河段。三岔河站于 1934 年在汇 合口处设立为潮水位站，1973 年改为流量站，测压 潮流量，1993 年又改为潮水位站。因此三岔河站 只有 1985 年和 1986 年 2 年较大洪水的流量观测资 料，其余都是水位资料。三岔河站距河口距离为 95 km，集水面积为 25 360 km2。上游的唐马寨站 至三岔河站区间河段长 65 km，邢家窝棚站至三岔 河站区间河段长 57 km，此 2 站至三岔河站的洪峰 传播时间均在 24 h 左右。三岔河站实测最大洪峰 流量发生在 1985 年 8 月 22 日，其最高水位为 6.71 m，最大洪峰流量为 5 630 m3/s。 3.2 降雨时间分辨率影响分析 3.2.1 静态参数分析结果
从 2 场典型洪水不同降雨输入时段模拟精度分 析结果可看出，2 场典型洪水不同降水时段其模拟 精度呈现较为明显的一致性变化规律，即随着降雨 时段的的增加，降雨过程的均化作用较为明显，使 得洪水模拟的精度逐步降低，洪峰及洪量误差随着 降雨时段的增加而加大，洪峰出现时间误差也逐步 较大，预测洪峰出现时间滞后现象明显。从其洪水 过程的确定性系数也可看出，随着降雨时段增加， 其确定性系数逐步降低。从整体评价结果可看出， 在静态参数下，降雨输入时段的增加，使得降雨过
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28 458 -23.4 3 474 -19.2 -3 0.54
2019 年第 6 期
［文章编号］1002—0624（2019）06—0041—03
东北水利水电
防汛抗旱
降雨时空尺度对盘锦地区分布式水文模拟影响
于保慧
（辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010）
［摘 要］文中对定量分析不同降水时空尺度变化对盘锦地区分布式水文模拟的影响，结合分布式水文模型
SWAT 模型，采用静态和动态参数方法，分析 4 种降雨输入时段对区域洪水模拟精度的影响，并通过降水空间
表 1 静态参数下不同时间分辨率的洪水模拟精度
洪水编号
时间分辨率 降雨量 洪量 洪量误差 洪峰流量 洪峰误差 峰现时间误差 确定性
/h /mm /104 m3 /（%） /（m3·s-1） /（%）
/h
系数
实测 369.5 48 211
5 580
1
39 292 -18.5 4 196 -24.8 -1 0.61
19850820 3
40 510 -19.6 3 711 -33.5 -2 0.54
6
39 623 -21.2 3 409 -38.9 -3 0.51
9
38 503 -24.5 3 209 -42.5 -3 0.49
实测 323.5 37 152
4 300
1
29 276 -21.2 3 505 -18.5 -2 0.63
聚集方法对 6 种降雨空间分辨率下的洪水模拟精度进行分析。研究成果对于盘锦地区洪水模拟方案制定具有
重要的参考价值。
［关键词］降雨；时空尺度；洪水模拟；SWAT 模型；辽宁盘锦
［中图分类号］ P337
［文献标识码］B
1概况
降 雨 是 水 文 模 拟 的 重 要 输 入 项 ，是 水 文 循 环 的 重 要 组 成 部 分 [1]。 降 雨 时 空 尺 度 变 化 对 水 文 模 拟的影响十分重要[2]。近些年来，有学者定量分析 不同降水时段对洪水模拟的影响，取得一定的研 究成果[3-6]，但这些研究成果，大都采用同一组模型 参数，去分析不同降水时段输入对洪水模拟的影 响，而未考虑动态参数变化下不同降水时段对洪 水 模 拟 的 影 响 。 有 学 者 研 究 表 明 ，随 着 降 雨 时 段 的增加，其模型参数也应该随之变化，而不能互相 移用 。 [7] 为此，从静态、动态参数 2 种角度出发，以 盘锦三岔河水文站以上为研究区域，定量分析不 同降水时段对其水文模拟的影响。此外，考虑到 当前分布式水文模型已逐渐成为区域洪水模拟研 究的热点[8,9]，但研究不同降水空间分辨率对洪水模 拟影响的研究还较少，特别是在北方地区还未进 行相关应用，通过降雨聚集方法将其离散成不同 时段雨量数据探讨其对水文模拟精度的影响。
2 研究方法
主 要 从 降 雨 时 间 和 空 间 尺 度 出 发 ，结 合 分 布
式水文模型 SWAT 模型为模拟平台，定量不同降 雨时空尺度变化对分布式水文模拟的影响， SWAT 模型在我国应用已较为成熟，其模拟原理 可详见参考文献 。 [10] 2.1 时间尺度分析
从 2 个方面进行时间尺度变化对分布式水文 模拟精度的影响分析：①静态参数分析法，结合 3 h 降雨时段数据，通过聚集方法将其离散成不同时 段雨量数据探讨其对分布式水文模拟精度的影 响；②动态参数分析法，结合不同时间分辨率的降 水数据，应用动态变化模型参数，使得模拟值和实 测值尽可能吻合，从而探讨不同降雨累计时间对 水文模拟参数及模拟精度的影响。 2.2 空间尺度分析
为分析降雨空间分辨率对分布式水文模拟精 度的影响，将空间分辨率的网格降水数据通过聚集 方法离散成空间分辨率分别为 1，3，5，7，24 ，36 km 分辨率的网格降水数据，由于在流域分水线降雨 空间聚集较容易产生较大的误差。因此，采用栅 格加权平均对流域网格降雨进行空间加权平均。 再将空间加权平均后的降雨数据离散分配到每一
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2019 年第 6 期
个网格计算单元，使得网格计算单元内具有相同
的降雨量值。
在 进 行 降 雨 空 间 尺 度 分 析 时 ，在 确 定 降 雨 数
据不发生变化的前提下，需要固定模型的参数，使
得所有场次洪水的模拟精度具有可比性，因此在
分析降雨空间尺度变化时增加 2 个降雨变化的特
征参数进行分析。
流域累计面平均雨量 AVP 的计算方程为：
N
∑ AVP = αiPi i=1
（1）
式中：αi 表示为降雨权重指数；Pi 表示为第 i 个单
元网格的累计降雨量；N 表示为网格单元的个数。
3 研究结果
3.1 研究区域概况 浑河和太子河于海城市西四镇三岔河处汇合
为大辽河，系感潮河段。三岔河站于 1934 年在汇 合口处设立为潮水位站，1973 年改为流量站，测压 潮流量，1993 年又改为潮水位站。因此三岔河站 只有 1985 年和 1986 年 2 年较大洪水的流量观测资 料，其余都是水位资料。三岔河站距河口距离为 95 km，集水面积为 25 360 km2。上游的唐马寨站 至三岔河站区间河段长 65 km，邢家窝棚站至三岔 河站区间河段长 57 km，此 2 站至三岔河站的洪峰 传播时间均在 24 h 左右。三岔河站实测最大洪峰 流量发生在 1985 年 8 月 22 日，其最高水位为 6.71 m，最大洪峰流量为 5 630 m3/s。 3.2 降雨时间分辨率影响分析 3.2.1 静态参数分析结果