常见水文模型参数率定

39 //P＋pa～R曲线的节点数M//
1 2 0 12.5 0 2
。。。。。。。。。。。。 39 3000 2917.5
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三、常用洪水预报模型
流域汇流经验单位线模型
单位线模型的参数为汇流曲线，为过程变量。汇流曲线由实测资
料分析出来，反映了一次洪水过程中影响流域汇流的一切因素。
决定汇流曲线的因素是流域自然地理特性及河槽水力条件。前者
x1
权值修正 阈值修正 误差
x2
y
图例
xn
h i j
正向传播 反向传播
输入层
隐层
输出层
BP算法原理示意图
三、常用洪水预报模型
神经网络模型（BP模型）
模型参数 （1）FORECAST_TYPE ：BP模型模拟对象 Q表示流量，Z表示水位 （2）CALIBRATION ：BP模型是模拟状态还是预报状态 1表示模拟状态，0表示预报状态
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二、模型参数的性质与约值
三水源滞后演算模型参数
CG：
此值一般为0.98～0.998，相当于汇流时间为50～500天。它决定 地下水退水的快慢，用枯季资料很容易推求。
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二、模型参数的性质与约值
三水源滞后演算模型参数
CS：
CS的值可以控制洪水的形态，用次洪资料进行推求。
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二、模型参数的性质与约值
马斯京根河道分段连续演算模型参数
X： X值随楔蓄作用的增大而增大。 如湖泊、水库，入流影响可忽略， X值接近于零。 如入流和出流影响相等，则x＝ 0.5。
有些河段出现壅水，倒比降时，
X值为负值。
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二、模型参数的性质与约值
马斯京根河道分段连续演算模型参数
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三、常用洪水预报模型
神经网络模型（BP模型）
（1）参数文件（PAR）文件标准格式如下： !FORECAST_TYPE为预报输出类型，Q表示流量，Z表示水位；INPUT_TYPE为dis文件的类型（流量 或水位）,FORECAST_TYPE为预报文件dio的类型；s1为估计的预测值为当前样本中最大值的倍数， s1≥1；s2估计的预测值为当前样本中最小值的倍数，s2≤1；ITER为模型迭代次数，范围设置为 1000-20000。 &SETUP_TABLE INPUT_TYPE=Q FORECAST_TYPE=Q s1=1.2 s2=1. ITER=1500 KKK1=1 KKK2=4 / （2）等时段面雨量输入文件（PA）为系统标准格式。 （3）等时段水位流量输出文件（OUT）为系统标准格式。
CS的值在0.1-0.3，相当于退水历时约半天，多为陡涨陡落的洪 水过程；较为平缓的洪水过程，CS的值在0.6-0.9，相当于退水历 时约2-10天。
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二、模型参数的性质与约值
三水源滞后演算模型参数
LAG： LAG的值可以控制洪水的推移时间，用次洪资料进行推求。
一般可以根据从造峰降雨落地后到断面出峰的时间来初判。
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三、模型参数的层次与敏感性
三水源蓄满产流模型、滞后演算模型参数
参数分层 蒸散发计算 产流计算 分水源计算 参数 K，WUM，WLM，C WM，B，IM SM，EX，KG，KI SM，KG KG+KI≈0.7 敏感参数 K 独立性
汇流计算
CI，CG，CS，LAG
LAG，CS
每层中待率定优化的参数不宜多于2个，因此要剔除不敏感参数 ，如WUM，WLM，C,EX,CI等 对于物理意义明确的参数，可以直接确定，如WM，B，IM，CG等 对于有约束条件的参数确定一个，另一个即不参与优化，如KI
由累积净雨转化成时段净雨 量序列。
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三、常用洪水预报模型
降雨径流相关图法
参数文件（PAR）文件标准格式如下：
11201780（尼尔基） 112017801A P_RZHJR PARAMETER 1 //查曲线方式代码，等于1表示用累计雨量查曲线，不等于1表示用时段雨量查曲线// 60 //土壤最大初损量Im// 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 //12个月的土壤含水量日衰减系数KD// 7 //P～R曲线条数N// 0 10 20 30 40 50 60 //每条P—R曲线对应的Pa值// 10 //每条P—R曲线的节点数M// 1 0 0 0 0 0 0 0 0
可认为保持不变，后者主要为河槽汇流速度及调蓄作用，主要由不 同的降雨特性决定。高强度的降雨，净雨汇集快，洪水峰高量大， 相应的汇流曲线陡峻，反之，则滞缓；净雨在面上分布不均，汇流 曲线也不一样，分布偏下游的由于流程短，调蓄作用小，单位线峰
值高，峰现早。
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三、常用洪水预报模型
流域汇流经验单位线模型
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二、模型参数的性质与约值
三水源滞后演算模型参数
CI： 如无深层壤中流，CI→0；当深层壤中流很丰富时， CI→0.40.8，相当于退水为2天。 CI→0.9，相当于退水为10天。它决定洪 水尾部退水的快慢。但它对整个过程的影响，远不如产流模型中SM
与KG/KI明显。
它的作用是弥补KG+KI ≈ 0.7的不足。
水利部水文情报预报中心 2012年10月
一、常用洪水模型概述
常用洪水预报模型
流域产流计算： 三水源蓄满产流模型（SMS_3）
该类模型输入为流域 内点雨量或面雨量系 列文件，输出为流域 径流深系列文件。
流域汇流计算： 三水源滞后演算模型（LAG_3）
河道汇流计算： 马斯京根河道分段连续演算模型（MSK） 降雨径流相关图法（P—Pa—R） 流域汇流经验单位线（UH_B）
后多，B值小时，反之，但这种影响是有限的。B的取值范围一般在 0.15～0.4，或更大些。 B的值对全流域蓄满的洪水不起作用，但在局部产流的小洪水时 是有作用的。
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二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
C：
C的值对湿润地区影响极小，而对半湿润地区及半干旱地区则影
响较大。 C的值与WLM和WDM的和有关，这个和越大，深层蒸发越难以发生 ，C值就越小，在北方半湿润地区0.08-0.15；反之则大，在南方林 地0.15-0.20。 C的值对久旱以后的洪水的影响较大。因此可用久旱以后的洪水 来调试C值，同时也可对WDM+WLM的值作相应的调整。
负值，就要加大WM。
WM的值在半干旱地区170mm>半湿润地区120mm>湿润地区100mm。 WUM的值在植被较好的地区20mm >植被匮乏的地区5mm。 WM的加大主要在于加大WDM。
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二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
K：
蒸发皿实测的蒸发量乘上K就是流域蒸散发能力。 K的取值控制总的水量平衡，是非常重要的参数。
wk.baidu.com
2
20
3.7
5
6.3
7.6
9
12
15
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。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 10 300 205 215 225 235 245 255 265
三、常用洪水预报模型
降雨径流相关图法
参数文件（PAR）文件标准格式如下： 11201780（尼尔基） 112017801A P_RWLL PARAMETER 1 //查曲线方式代码，等于1表示用累计雨量查曲线，不等于1表示用时段雨量查曲线// 70 //土壤最大初损量Im// 0.93 0.93 0.93 0.93 0.93 0.85 0.85 0.85 0.85 0.93 0.93 0.93 //12个月的土壤含水量日衰 减系数KD//
径流的退水历时天数。
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一、常用洪水模型概述
三水源滞后演算模型参数
CI：深层壤中流的消退系数，反映
洪水尾部退水的快慢。 CG：地下径流消退系数，反映地下
水退水的快慢。
CS：河网蓄水消退系数，反映洪水 过程坦化的程度。 LAG：滞后时段数，反映洪水过程 平移的程度。
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一、常用洪水模型概述
三水源蓄满产流模型参数
WM（WUM、WLM、WDM）：流域平均蓄水容量,反映干旱程度的指标。
K：流域蒸散发折算系数，反映流域蒸散发能力。 B：流域蓄水容量曲线的方次，反映流域蓄水条件的不均匀性。 C：深层蒸发折算系数，决定于深根植物的覆盖面积。 IM：不透水面积比例。 SM：流域平均表层土自由水蓄水容量，反映洪峰形状、高低。 EX：自由水蓄水容量曲线的方次，反映自由水分布的不均匀性。 KG和KI：自由水蓄水库对地下水及壤中流的出流系数，反映直接
参数文件（PAR）文件标准格式如下：
11201780（尼尔基） 112017801A UH_B PARAMETER 1 1 1 20 //选取所采用的单位线代号// //单位线总数// //单位线序号，1、2、…// //单位线长度//
0 0 0 190 610 900 950 890 760 560 405 270 170 100 60 40 20 10 5 0
该类模型输入为 流域径流深系列 文件，输出为出 口断面水位流量 系列文件。
该类模型输入为上断面 水位流量系列文件，输 出为下断面水位流量系 列文件。
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一、常用洪水模型概述
常用洪水预报模型
三水源蓄满产流模型
三水源滞后演算模型
X
MP
马斯京根河道分段连 续演算模型
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二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
SM：
SM是个重要的参数，决定了地表径流的多少，影响洪峰形态，优 选调试时往往以洪峰为主要目标。 由于使用时段递推计算的差分格式，对雨强有均化作用。所以计 算时越短，相应的SM越大。如取时段长度为日， SM在山区10或更 小，南方土深林茂处取50或更大；如时段长为6小时， SM在山区则 加大至20。 SM的值与地质条件有关系，花岗岩37，砂岩16，板、页岩7。
3/8/2011
三、常用洪水预报模型
神经网络模型（BP模型）
基本原理：输入信号从输入 层经隐层单元逐层处理，并 传向输出层，每一层神经元 的状态只影响下一层神经元 的状态。如果在输出层不能 得到期望的输出，则转入反 向传播，将输出信号的误差 沿原来的连接通路返回。通 过修改各层神经元的权值和 阈值，使得网络全局误差信 号最小。 3/8/2011
3/8/2011
二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
EX： EX决定了饱和坡面流产流面积的发展过程，一般取值在1-1.5。
该参数的变幅不大，可取定值1.5。
3/8/2011
二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
KG和KI： KI+KG代表自由水出流的快慢。1000平方公里流域，一般为三天 ，KG+KI≈0.7，若为二天，则KG+KI≈0.8。这可以从流量过程线落 水段的转折点，粗估壤中流与地下水的量值，其比值就是KI/KG的 值。有的流域退水历时远大于三天，则应调整参数CI来处理。 SM与KG存在一定的相关性，SM越大，KG也愈大，反映了流域的蓄 水能力等水文特性。
MP： 子河段数可以根据河道平均汇流时间与计算时段长初估； 通常取整数位。
3/8/2011
三、常用洪水预报模型
降雨径流相关图法
Pa： 前期雨量计算，也称前期影 响雨量，是反映土壤湿度的参
数。
通常从主汛期开始计算。
P：
把时段雨量序列变成累积雨 量序列。
R：
P—Pa—R关系曲线
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二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
IM： 如有详细的地图，可以量出IM的值；在天然流域，一般只取值
0.01或0.02；但是，在城镇和水库库区则其值可能较大。
IM的值主要由过程线上非全流域产流的小突起来判断，这些小洪 水过程大多由不透水面积产生导致的直接径流产生，故可由这些小 洪水的拟合好坏来确定与调整IM的值。
K的参数率定通常将目标函数固定为多年水量平衡再计算而得。
3/8/2011
二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
B： 它取决于流域地形地貌地质情况的均一程度，一般情况下它与流 域面积有关，对于小流域B值也小，对于几千平方公里的流域，B在 0.4左右。
B的值对径流量在时程上的分配有一定影响。B值大时，径流先少
一、常用洪水模型概述
马斯京根河道分段连续演算模型参数
X：子河段流量比重因素，反映河槽调蓄能 力的一个指标，即反映洪水过程坦化的程度。 MP：子河段数, 反映洪水过程平移的程度。
3/8/2011
二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
WM（
WUM、WLM、WDM ）：
WM的值要保证在计算过程中土壤含水量W不会出现负值。如W出现