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1、中国环境科学2014,34(5):1336~1346ChinaEnvironmentalScience基于全局敏感性分析方法的WASP模型不确定性分析1,22*2张质明,王晓燕,李明涛(1.北京建筑大学北京应对气候变化和人才培养基地,北京100044;2.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048)摘要:为了定量讨论WASP(Thewaterqualityanalysissimulationprogram,水质分析模拟程序)模型中各参数对模拟结果的影响及其不确定-性,本文在Simulink环境下对模型进行重组,
2、利用Sobol方法,对影响DO、CBOD、NH3-N、NO3-N等4项输出的各参数敏感性进行了研究,重点讨论了输入条件如时空变化对参数敏感性的影响.结果表明:Sobol全局敏感性分析方法能够有效地筛选出WASP模型中对DO、-CBOD、NH3-N、NO3变化模拟较为敏感的参数,在实现模型参数“本土化”中具有较大的应用潜力;对比总敏感性与一阶敏感性指数之间的差异,WASP模型当中的若干参数(如GP1、PNH3、anc等)耦合性较强,不宜使用一次一个变量法对这些变量进行敏感性分析;在参数敏感性变化方面,即使对于同一条河流
3、,WASP的参数敏感性指数会因边界条件的时空变化而发生改变.敏感性受空间变化的影响不大,但受时间(季节)变化的影响显著;输入变量随时间的变化,会引起模型不确定性在各季节上的较大的差异;WASP模型当中存在明显的“异参同效”作用,仅靠传统方法进行全局寻优率定,并不能体现水体各组分之间相互转化的过程,还需要结合实验对关键参数进行率定.关键词:不确定性分析;敏感性;Sobol方法;WASP模型;边界条件中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-6923(2014)05-1336-111,22*Uncertain
4、tyanalysisofWASPbasedonglobalsensitivityanalysismethod.ZHANGZhi-ming,WANGXiao-yan,2LIMing-tao(1.BeijingClimateChangeResponseResearchandEducationCenter,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China;2.CollegeofResources,EnvironmentandTour
5、ism,CapitalNormalUniversity,Beijing100048,China).ChinaEnvironmentalScience,2014,34(5):1336~1346Abstract:Toquantitativelyevaluateparametersinfluenceanduncertaintyofmodel,WASPmodelwasreorganizedby-Simulinkinthispaper.Sensitivityoftheparametersrelatedtomodeloutput
6、ofDO,CBOD,NH3-NandNO3-NwasstudiedbasedonSobolmethod.Inparticular,sensitivitychangeswithtemporalandspatialvariationsofinputwerediscussed.GlobalsensitivityanalysisofSobolmethodcanidentifythemostsensitiveparametersoftheprocesssimulation;Thesignificantdifferencebet
7、weenthetotalsensitivityandfirst-ordersensitivityindexshowedthatsomeparameters(e.g.GP1,PNH3,anc,etc.)oftheWASPmodelwerestronglycoupling,and“Onevariableatatime”methodwasinappropriatetoevaluatethesensitivityoftheseparameters;SensitivityindexofWASPparameterchangedw
8、iththetemporalandspatialvariationofboundaryconditions,evenforthesameriver;WASPmodelshowedanobviousequifinalityfordifferentparameters,sothetraditionalmethodssuchastheglobalop