多目标GLUE框架下水文模型参数不确定性及参数移植适用性分析

发布时间：2020-08-08 08:51

【摘要】：水文模型致力于通过经验公式或基于物理机制的数学方程来表征水量、能量和植被间的相互作用,被广泛应用于水资源开发利用、生态水文学研究等众多领域。水文模型中包含着众多参数,这些参数是模型模拟不确定性的主要来源之一。另外,“无资料地区预测”水文全球计划中提到流域资料缺乏也是水文模型模拟的不确定性重要来源。普适似然不确定性估计方法(Generalized likelihood uncertainty estimation:GLUE)方法作为模型不确定性分析的主要方法,被广泛应用于不确定性的研究中。基于多目标函数的GLUE方法是近年来的研究热点。本文选取辽河流域作为研究区,结合HEQM(Hydrological,Ecological and water Quality Model)模型,以唐马寨站为例,应用模糊函数理论多目标GLUE方法和Pareto策略多目标GLUE方法,选取纳西效率系数(NSCE)、水量平衡系数(WB)、均方根误差(RMSE)和确定性系数(R~2)四个目标函数,将这四个目标函数进行组合形成不同似然函数,考虑不同似然函数以及不同似然函数阈值对多目标GLUE评价参数不确定性的影响。通过比较模型不确定性区间评价结果(覆盖率和延展度),判别出最优然函数和阈值;在此基础上,通过参数移植方法填补辽河流域无资料地区的水文参数,进而应用多目标GLUE方法分析辽河流域无资料地区参数移植的适用性和准确性。研究结果表明:基于模糊函数理论的GLUE方法,似然函数并非越多越好,两个似然函数的结果优于三个似然函数的结果;最好的组合是阈值为0.35和0.75的|WB|与R~2;阈值不同的情况下,NSCE和R~2的阈值要求越低,多目标GLUE评价参数的不确定性越准确,而WB与之相反;模糊理论中权重分配很重要,在阈值和似然函数条件相同的情况下,非等权重均优于等权重结果。同时,不受阈值影响的四个目标函数的Pareto策略GLUE方法,结果优于两个目标函数的模糊函数理论GLUE方法,说明阈值对GLUE分析参数的不确定性影响很大,RMSE是敏感的目标函数。属性相似法依据流域属性和水文特征选取了7个属性,进行辽河流域无资料区径流模拟,应用多目标GLUE方法验证了属性相似法适用于辽河流域。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P333
【图文】：

本文技术路线图

HEQM模型框架图

HEQM模型结构图（张永勇，2016）

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本文编号：2785341