参数敏感性分析

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1、流溪河模型云计算与服务平台中山大学水灾害管理与水利信息化实验室•理论方法O理论方法O建模数据O参数敏感性O参数优选O单元分类O断面估算O参数分类•应用案例O新安江水库O乐昌峡水库O长湖水库O流溪河流域-论文论著•科技团队-大记事-软件系统■新手上路•我的模型■联系我们•理论方法•建模数据•参数敏感性•参数优选•单元分类•断面尺寸估算•参数分类1、参数敏感性分析方法流溪河模型将参数分成高度敏感参数、敏感参数和不敏感参数。出于流溪河模型的参数较多，那些参数是高度敏感参数，那些参数是敏感参数，那些参数是不敏感参数，就需要通过敏感性分析确定。参数敏感性分

2、析分参数逐个进行,一次仅进行一个参数的敏感性分析。将当前进行敏感性分析的参数称为分析参数，其它参数称为非分析参数。敏感性分析的具体方法是，固定所冇非分析参数的值不变，对分析参数，以其现值为中心，上、卜'各取若干个值分别进行洪水模拟计算，求出洪水模拟结果的变化随参数值变化的规律，以此判断参数是否敏感,原则上，当参数的值变化时，模拟的洪水过程有剧烈变化或较大变化时,该参数为高度敏感参数;当参数的值变化时，模拟的洪水过程有明显变化时，该参数为敏感参数；当参数的值变化时，模拟的洪水过程有一定变化，但不明显时，该参数为不敏感参数。对流溪河模型各可调参数，逐

3、个进行敏感性分析，包括河道单元糙率、边坡单元糙率、土壤饱和含水率、出间持水率、凋萎含水率、饱和水力传导率、土壤层厚度、土壤特性参数b、蒸发系数、潜在蒸发率和地下径流消退系数共11个参数。在进行模型叮调参数的敏感性分析时，为了全面、深入的进行分析，得到较为合理的结论，一般要选择1・3场洪水进行敏感性分析c如何对参数的敏感性进行评判，一般通过分析由于参数变化引起的模型模拟结果变化的程度来判别。如当参数发牛一定比例的变化时，引起的模型模拟计算结果的变化幅度较大，并且其变化幅度大于参数的变化幅度时，可认为该参数是敏感的，如引起的模型模拟计算结果的变化幅度

4、特别大，则可认为该参数是高度敏感的。本文在采用这一通用的敏感性分析方法对参数的敏感性进行分析时，对5个评价指标，包括确定性系数、相关系数、过程相对误差、洪峰相对误差和峰现时间误差进行分析，以确定参数的敏感性。该方法比较不同参数时模拟的洪水过程的5个评价指标的变化，若参数的变化引起的模拟的洪水过程的5个评价指标的变化较大时，可认为该参数是敏感的，变化特别大时，则认为该参数是高度敬感的，变化不大时，认为该参数是不敏感的。这一分析还可确定参数的取值范围，即当参数模拟的洪水过程的4个评价指标明显位于不合理范I韦I时，可认为此参数是不可取的，进而分析出各参

5、数的可能取值范围。但通过此方法分析参数的取值范围时，需要在较大范围内进行参数的敏感性分析。当范围太小时，可能得出不合理的结果。确定性系数、相关系数、过程相对误差、洪峰相对误差和峰现时间误差采用下述公式计算。1)确定性系数oMSE2C=1—凡(45)“吒=刍空◎-VN-i（47）式中MSE为预报误差的均方差，F0为预报流量的均方差，広和@为实测和模拟流量。“2）相关系数Ru』匹@-（工二M陀0一（工二M](48)2式中各变量意义同前。“3）过程相对误差2^=ivM(49)，NUQ其中，N为总计算时长。“4）洪峰相对误差Bp—I的-莎;

6、其中，0%

7、为实测洪峰流量，°”；为模拟洪峰流量。“洪峰岀现时间误差H为正值代表模拟的洪峰出现时间比实测时间提前，负值则表示模拟的洪峰出现时间比实测时间滞后。2、模型参数敬感性的理论分析对流溪河模型中的11个参数，本文通过理论分析，对参数的敏感性进行一个初步分析，为实际的模型参数的敏感性分析提供理论指导，但下面的分析仅仅是-•个泄性的分析，最终针对各个流域的实际结果，还有待于实际计算的结果来确定。1）与蒸发有关的参数为不敏感参数与蒸发有关的参数，包括凋萎含水率、蒸发系数、潜在蒸发率为不敏感参数，主要原因分析如下。在洪水径流量中，蒸发量所占洪水径流量的比重一般

8、较小，在发生较大洪水时，蒸发量往往可忽略不计，因此，潜在蒸发率的大小变化对洪水径流量的影响较小，是一个不敏感的参数。在流溪河模型屮，凋萎含水率的作用是控制蒸发量的计算，当土壤的含水量低于凋萎含水率时,不发生蒸发，当土壤的含水率高于凋萎含水率低于田间含水率时，按潜在蒸发率的比例进行蒸发。由于在一场洪水过程期间，土壤的含水率一般较高,会高于凋萎含水率，并且在很多时段还会高于口间含水率，再加上蒸发量占洪水径流量的比重较小，因此，凋萎含水率对洪水径流量的计算影响很小，基本上不发生作用，是一个不敏感的参数。蒸发系数主要是区别不同土地利用类型的蒸发能力，由于

9、蒸发量占洪水径流量的比重较小，不同土地利用类型蒸发能力的变化对洪水径流量的影响也就更冇限，因此，蒸发系数也是一个不敏感参数。2）地下径流