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基于NSGA-Ⅱ的水文模型参数多目标优化研究黄晓敏;雷晓辉;王宇晖;蒋云钟【摘要】为了对水文模型中难以直接测算的参数进行调试和优化,将带精英策略的非支配排序遗传算法( NSGA-Ⅱ)应用于水文模型( HYMOD)参数多目标优化计算中,得到最优解Pareto集合.通过多目标距离函数法从Pareto集中求出一组协调集.采用非支配解集覆盖度和非支配解的空间分布两个性能度量指标,对NSGA-Ⅱ算法与多目标粒子群算法(MOPSO)的优化结果进行比较分析.结果表明,NSGA -Ⅱ优化得到的非支配集比MOPSO算法得到的支配比例高;但前者的非支配解的空间分布较MOPSO算法相对均匀.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2012(043)002【总页数】6页(P16-21)【关键词】水文模型;多目标参数优化;遗传算法;非支配排序【作者】黄晓敏;雷晓辉;王宇晖;蒋云钟【作者单位】东华大学环境科学与工程学院,上海201620;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038【正文语种】中文【中图分类】P334.92自然过程中的降雨-径流过程被广泛简化和概化为多种水文模型[1]。
然而水文模型中常常含有一些难以直接测算，只能通过试错法或者自动优化过程调试的参数。
传统校准法是采用人工方法对参数进行调整，存在花费大、时间长、正确率依靠经验等缺点。
借助计算机功能强大和速度快的优势，采用自动优化法进行模型校准工作时，具有相对客观并且容易操作的优点，因而得到了广泛的应用[2]。
现在多种算法被应用于水文模型参数优化中，例如，非支配排序遗传算法(NSGA)[3]，多目标粒子群算法(MOPSO)[4]，以解决水文模型中同时涉及相互冲突、相互竞争的多个目标的优化问题。
本文对NSGA-Ⅱ进行简要介绍，以汉江向家坪水文站上游流域为例，并将其应用于HYMOD参数多目标优化计算中，并与MOPSO算法的计算结果进行了比较分析。
基于 Sobol 方法的新安江模型参数敏感性分析张小丽;彭勇;徐炜;王本德;王海霞【摘要】采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和输出进行定性和定量的分析，有利于模型结构的诊断、模型参数的识别和模型的应用。
现以桓仁水库流域为例，使用Sobol方法，以确定性系数、总水量误差系数、低水误差系数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数，分别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。
结果表明不同目标函数下参数的敏感性不同；Sobol能定量地给出参数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度，适合于分析水文模型的参数敏感性。
%Sensitivity analysis was performed to analyze the inputs and outputs of the complex model and system qualitatively and quantitatively ,which can benefit the inspection of model structure ,identification of model parameters ,and model application .In this paper ,Sobol method was applied to evaluate the sensitivity of single parameter and multiple parameters of the model in the Huanren reservoir catchment .The objective functions of sensitivity analysis included the deterministic coefficients and error co-efficients of total water ,low flow ,and highflow .The results showed that the sensitivity of parameters was different under dif-ferent objective functions ,and Sobol method can provide the sensitivity for all parameters and sensitivity between each parame-ter ,which is useful for sensitivity analysis of hydrological models .【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P20-24,33)【关键词】新安江模型;Sobol方法;敏感性分析【作者】张小丽;彭勇;徐炜;王本德;王海霞【作者单位】大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024;大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024; 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京210098; 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，成都610065;大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024;大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024;大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】P334.92敏感性分析是指定性或定量地分析包括模型参数在内的模型输入对模型输出的影响[1]。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2019, 8(1), 33-43Published Online February 2019 in Hans. /journal/jwrrhttps:///10.12677/jwrr.2019.81004Comparison and Application of Hydrological Models in Mountain Flood SimulationYan Huang1, Yanjun Zhang1*, Zhengying Yuan2, Jinjin Wu1, Wenxun Dong1, Peirong Lin11State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan Hubei2Hydrology Bureau of Changjiang Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources, Wuhan HubeiReceived: Feb. 2nd, 2019; accepted: Feb. 17th, 2019; published: Feb. 25th, 2019AbstractMountain flood disasters occur frequently, causing major economic losses to society. Therefore, hydro-logical simulation has important practical significance for the prevention and control of mountain flood disasters. In order to study the simulation consequence of different hydrological models in mountain flood forecasting, taking the Guanshan river basin as an example, Xin’anjiang model, TOPMODEL model and improved SCS model were used to simulate multi-field floods. The model parameters were deter-mined using the time by day rainfall runoff data from 1973 to 1987, and 15 typical floods were used for model verification. From the simulation results of the three models, the simulation effects are general. The TOPMODEL model fitted the peak flow better. The average relative error is 23.14%, and the pass rate is 40%. The improved SCS model and the TOPMODEL model have better peak-to-peak time simula-tion, and the pass rate is 93%; the improved SCS model’s simulation effect on the flood amount is the best, the relative error is 20.73%, and the pass rate is 67%. The TOPMODEL semi-distributed hydrological model can describe the flood peak flow response process in the natural world from the physical level more realistically. The improved SCS model improves the contribution of underground runoff and makes the flood simulation effect relatively better.KeywordsTOPMODEL Model, Xin’anjiang Model, Improved SCS Model, Flood Simulation, Flash Flood Warning水文模型在山洪模拟中的比较应用黄艳1，张艳军1*，袁正颖2，吴金津1，董文逊1，林沛榕11武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉2长江水利委员会水文局，湖北武汉作者简介：黄艳，女，广西河池人，硕士研究生，主要从事水文水资源方面研究。
HEC-HMS水文模型参数初损率和波速率定的循环渐近法刘传铭;陈兴伟;吴杰峰【摘要】初损率(λ)和波速(V)是HEC-HMS洪水模型的两个关键参数,其率定对于提高水文模型的模拟精度具有重要意义.针对这两个参数的特点,提出对其率定的循环渐近法,以福建晋江西溪流域为例,率定相应参数,构建HEC-HMS洪水模型.结果表明:①循环渐近法可以较好地率定初损率和波速,参数率定结果合理,模型模拟精度整体较高;②起涨流量与初损率密切相关,起涨流量越大,初损率就越小;降雨强度对洪水波波速具有显著影响,降雨强度越大,波速也越大;这两组经验关系的建立有助于拓展模型在洪水预报等工作中的应用.%Initial abstraction ratio and flood wave velocity are two key parameters in HEC-HMS model.Their values determinated reasonably during the calibration are of great significance to improve the simulation accuracy of the model.Approximate circulating method is proposed and Xixi watershed is selected as a study area to set up the HEC-HMS model.Results showed that:(1) Values of initial abstraction ratio and flood wave velocity were properly determinated and the accuracy of the model is high with the application of Approximate Circulating method in the calibration of the model.(2) Regression analysis indicated that the initial abstraction ratio was closely related to the initial discharge and flood wave velocity was depending on rainfall intensity.The establishment of two empirical formulas is helpful for the model's application in flood forecast.【期刊名称】《灾害学》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】5页(P219-223)【关键词】参数率定;循环渐近法;洪水;HEC-HMS;西溪流域【作者】刘传铭;陈兴伟;吴杰峰【作者单位】福建师范大学地理科学学院,福建福州350007;福建师范大学地理科学学院,福建福州350007;福建省陆地灾害监测评估工程技术研究中心,福建福州350007;湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地,福建福州350007;福建师范大学地理科学学院,福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】X43;TV122洪水是指由于降水或冰雪融化，大量径流汇入河道，导致水量激增，水位快速上涨的现象[1]。
一、试题简述流域水文模型的类型及其应用问题水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？论述流域水文模型的类型及其特征？水文模型的分类水文模型分为物理模型和数学模型两类。
物理模型是一种比尺或比拟模型模拟，前者将研究对象的原型按一定的比例在实验室内建成物理模型，先对模型进行观测分析，然后根据相似律再对原型的物理过程进行定性或定量分析，后者是以一些物理量来比拟水的某些特性的模型。
数学模型则首先针对人们已掌握的流域径流形成的物理机制，应用物理定律建立其数学描述方程式，然后用数学方法时行求解，从而获得各种情况下流域降雨与径流之间的定量关系。
数学模型又可分为确定性模型和随机模型两类。
确定性模型是描述水文现象必然规律的数学结构；随机模型描述水文现象随机性规律的数学结构。
确定性模型可分为集总式和分散式模型两种，前者忽略水文现象的空间分布差异。
比尺模拟物理模型比拟模拟水文模型集总式模型确定性模型数学模型分散式模型随机模型数学模型相对于物理模型的优点：1、数学模型的所有条件都可以由原型所观测的数据直接给出，不受比尺的限制，即数学模型无相似律问题。
2、数学模型的边界及其它条件既可严格控制，也可随时按实际需要改变。
3、数学模型的通用性强，只要研制出一种适合的软件就可用于解决不同的实际问题。
4、数学模型具有理想的抗干扰能力，只要条件不变，重复模拟可得到完全相同的结果，不会因人、因地而异。
5、数学模型的研制费用相对便宜，运行处理费用更加便宜。
流域水文模型的分类流域水文模型以流域为研究对象，对流域内发生降雨径流这一特定的水文过程进行数学模拟，即把流域上的降雨过程，模拟计算出流域出口断面的流量过程。
从流域水文模型的发展和应用来看，流域水文模型属于数学模型，可分为确定性模型和随机模型，我们通常所说的是指确定性模型。
从反映水文运动物理规律的科学性和复杂性程度而言，流域水文模型通常被分为三大类：系统模型（即黑箱模型，back-boxmodel）、概念性模型（conceptualmodel）、物理模型（physically-basedmodel）。
VIC模型参数的敏感性分析1张续军，吴志勇，陆桂华(河海大学水问题研究所，江苏 南京 210098）E-mail：zhwzxj@摘要：本文运用敏感度分析理论，采用中国湿润地区八个典型流域的实测资料，对大尺度分布式水文模型VIC（Variable Infiltration Capacity）模型七个主要参数的敏感性进行了分析。
结果表明，在这七个参数中，第二层土壤厚度对产流量相对较为敏感；入渗能力形状参数对出口断面流量过程吻合程度较为敏感，其他参数都不太敏感。
关键词：水文；VIC模型；模型参数；敏感度水文模型参数揭示了流域的水文特征[1]，是水文模型的重要组成部分，对于水文模型的模拟结果起到至关重要的作用。
随着水文模型的不断发展，尤其是分布式水文模型的出现，参数具有了更加明确的物理意义，反映了流域下垫面和气象因素的空间变化[2]。
不同参数对模拟结果的影响因其物理意义和模型结构的不同而有所差异，因此研究参数的敏感性对于水文模型的应用非常重要，是率定水文模型参数以及校正模拟结果的基础。
水文模型是包含多个参数的复杂系统，各个参数不仅自身对模型产生影响，而且参数之间还通过相互的作用共同对模型产生影响。
因此对参数的敏感性分析，在单独考虑每个参数的基础上，还应把所有参数作为整体来考虑。
本文基于中国湿润地区，对VIC 模型主要参数的敏感性进行了分析。
1．VIC模型及其参数VIC模型是一种基于SVATS（Surface Vegetation Atmospheric Transfer Schemes）思想的大尺度分布式水文模型，最初基于Wood等人的思想[3]、由Stamm等人[4]构建起来的VIC模型把土壤分为两层，称为VIC-2L模型[5]，Liang等人把土壤分为三层，模型改进为VIC-3L模型[6]。
该模型可同时对水循环过程中的能量平衡和水量平衡进行模拟。
模型定义地表由不同植被类型及裸土覆盖，覆盖类型由植物叶面面积指数(LAI) 、叶面气孔阻抗以及根系在不同土层之间的分配比例来确定。
