1、SIMHYD模型在維多利亞流域的運用要：本文介紹了 SIMHYD降水徑流模型的結構級模型主要參數。本文 將SIMHYD降水徑流模型運用在victory流域，模擬了 victory流域的降雨徑流過程，并對模型參數的敏感性進行了簡單的分析。結果表明，SIMHYD模型可以較好的模擬該流域的降雨徑流過程；SIMHYD模型中同 一參數在該參數不同的取值范圍內的敏感度不同。關鍵詞：水文模型參數敏感性1引言流域水文模型是模擬流域水文過程所建立的數學結構，水溫模擬首先就是開發 研制一個水文模型。目前，國內外開發研制的水文模型眾多，結構各異，分類方法 也不同。按對流域水文過程描述的離散程度分類，可分為集總式模型

2、、分布式模型 和半分布式模型。按模型構建的基礎分類可分為物理模型、概念性模型和黑箱子模 型三類。物理模型是根據物理或力學上的一些基本定律對水文現象進行描述的模型。 概念性模型是以物理成因機制為基礎，對水文現象提出假設、概化和數學模擬的模 型。黑箱子模型主要是依靠數學模型來確定水文現象個影響因素間關系描述的模型。 本文用到的是SIMHYD模型，SIMHYD模型的一個特點是考慮了超滲和蓄滿兩種產流 機制。2模型簡介模型SIMHYD模型是由HYDROLOG模型7O8和MODHYDROLOG模型簡化而來的, 通過降雨和地區潛在蒸發能力數據來估計徑流量。SIMHYD模型的徑流產出量由3部分生成：超滲地表

3、徑流、壤中流和基流（圖1）。 下面簡單介紹這3部分徑流量的生成過程。首先，降雨被地表植被截留，大于入滲 能力的那部分剩余雨量就成為超滲地表徑流。入滲水量經過土壤水分的再分配可分 為3部分：壤中流水量、下滲補給地下水的水量和土壤含水量。壤中流是土壤濕潤 度的線性函數，由土壤濕潤度的線性關系算出。同樣通過土壤濕潤度的線性比例可 以算出下滲補給地下水的水量。剩余的水量就作為土壤水保存下來。土壤蒸發量也 是土壤濕潤度的線性函數，但必須小于潛在蒸發能力。土壤蓄水容量是一個有限值, 超過的水量便補給地下水。地下水的基流量是由地下水儲藏量乘上基流退水系數而 得。圖一 SIMHYD模型結構框圖3模型參數根據S

4、IMHYD模型參數概念分析方法初定參數。SIMHYD模型有7個參數，是從 HYDROLOG模型的17個參數以及19個參數的MODHYDROLOG模型中簡化來的，具有概念清 晰、結構合理、參數較少、參調方便和計算精度較高等優點。SIMHYD模型的7個參 數：下滲能力參數(infiltration coeff)、基流退水系數(base flow)、壤中流 出流系數(interflow coeff)、地下水方程比例系數(recharge coefficient)、 Perv.Fraction、RISC和Impervious Threshold系數。以下是SIMHYD模型中的參數的運算方程：imper

5、viousET= min(pet,(1-perviousFraction)*perviousThreshold,imperviousIncident)interceptionET=min(perviousIncident,pet,rainfallInterceptionStoreCapacity)infiltrationCapacity二 perviousFraction x infiltrationCoefficient*exp(-infiltrationShape*soilMoistureFraction)infiltration二 min(throughfall, infiltratio

6、nCapacity )interflowRunoff二interflowCoefficient*soilMoistureFraction*infiltrationinfiltrationAfterInterflow= infiltration - interflowRunoff;recharge二rechargeCoefficient*soilMoistureFraction*infiltrationAfterInterflowsoilInput= infiltrationAfterInterflow - recharge下表是SIMHYD模型中的參數及其系統默認值和系統默認的最大值、最小值，

7、以 及手動調節后個參數在模型中的取值。ParameterDefault valueDefault minDefault max調節后參數值Baseflow Coefficient (基流參數)0.30.01.00.32Impervious Threshold1050.8Infiltration Coefficient200040057Infiltration Shape30100.1Interflow Coefficient0.10.01.00.11Pervious Fraction0.90.01.01.0Rainfall Interception Store Capacity1.50.05.

8、04.7Recharge Coefficient0.20.01.00.2Soil Moisture Store Capacity3201.0500.0194.94區域概況victory的四季與北半球相反，9月至11月是春天，12月至2月是夏天，3月至5 月是秋天，6月至8月是冬天。每年1、2月是該州最炎熱的月份，平均最高氣溫為： 山區20，沿海地區25C，西北部35C。7、8月份氣溫最低，各地區的平均最低溫 度在0C8C之間。該州降雨量自東南向西北逐漸減少，年平均降雨量為660毫米。一天平均日照時間 5.7小時。維多利亞市位于加拿大西南的溫哥華島的南端，地處北緯4825，西經 12322，是溫

9、哥華島上最大的城市和不凍港。它氣候溫和，屬海洋性氣候。5選用資料選用victory 1974/1/1至 1983/12/31共十年的日資料進行流域模型計算（其 中1974年-1979年作為率定期，1976年-1983年作為檢驗期）。資料包括：流域內10 年逐日降雨量、時段實測水面蒸發量和逐日和時段流量過程資料。6 SIMHYD模型在victory流域的運用6.1模型適用論證下圖是Victory地區率定期和校核期（紫色為率定期，黃色為校核期）的月降雨 量對比圖。(LIWoEfEE)堀一號螺。0.00 .0.00125.00 100.00-75.00 -50.00-25 00-25.0050.00

10、(LIWoEfEE)堀一號螺。0.00 .0.00125.00 100.00-75.00 -50.00-25 00-25.0050.0075.00100.00125.00Observed (mm/month)Calculated Vs. Observed (monthly) Nash-Sutcliffe Criterion for calibration: 0.953 Nash-Sutcliffe Criterion for verification: 0.903圖一 Victory地區率定期和校核期（紫色為率定期，黃色為校核期）的月降雨量對比圖下圖是Victory地區流量過程線模擬值與實測值

11、的比較（紅色為實測值，白色 為觀測值）。70.0060.00-50.00-40.00-Duration Curve(EE)專 unlr70.0060.00-50.00-40.00-Duration Curve(EE)專 unlr30.00 J| Qbs- RunoffIJ Runoff20.00 Jo.oo10.00 Ho.oo10.00 H圖二流量過程線下圖是Victory地區校核期流量過程線模擬值與實測值的比較圖（紅色為實測值， 白色為觀測值）。Duration Curve20.00 H15-00 T0.100 200 300.400.500 600 700.8015-00 T0.100

12、200 300.400.500 600 700.800 90FrequencyI | Obs. RunoffI Runoff圖三流量過程線由圖一可知，在手動調節SIMHYD模型中參數后，可使得模型率定期的Nash系數 達到0953，校核期的Nash系數達到了0.903。結合圖二、圖三可知實測資料與模擬 資料擬合較好，所以SIMHYD模型在Victory地區的運用較為合適。6.2參數敏感性分析以參數Infiltration shape為例，SIMHYD模型中同一參數在該參數不同的取 值范圍內的敏感度不同。由圖四可以看出，SIMHYD模型中，參數Infiltration shape的模型默認取值

13、范圍是0.00-10.00，且參數Infiltration shape在不同取值段的敏感度不一致。 參數Infiltration shape在1.00-4.00取值段則敏感度非常高，在4.00-8.00階段 的敏感度較弱，而在0.00-1.00階段、8.00-10.00階段參數Infiltration shape 的敏感程度非常低。并且，模型中其他幾個參數在各自的取值范圍內的敏感程度也 是變化的。所以，SIMHYD模型中同一參數在該參數不同的取值范圍內的敏感度不同。7誤差分析與結果討論7.1誤差分析影響流域降雨徑流過程的因素很多，SIMHYD模型的結構與參數能反映victory區 域降雨徑流過

14、程的主要規律與特點，因而能獲得較好的精度。但是，模型本身以及 模型的計算中有許多的概化，會造成誤差。誤差來源主要有以下幾個方面：1）面平 均降雨量的計算誤差是產流誤差的主要來源雨量站對于多年平均降雨來講，基本 能控制降雨的空間分布。但對于不同年份以及不同時期，其差別比較大。2）人類活 動的影響3)模型參數的影響模型參數是根據輸入，通過模型計算輸出，再將輸 出過程與實測過程進行比較，用系統識別的方法做優化調試的，上述所率定的模型 參數可能不是最優的。7.2結論SIMHYD模型是一個概念清晰、結構簡單的水文模型。其參數比較容易調試，具 有較強的實用性。以victory流域為研究區域，利用簡單的集總

15、式水文模型SIMHYD 模型進行了徑流模擬計算，研究結果表明SIMHYD模型在victory地區模擬產流是適用 的。在此基礎上，對SIMHYD模型進行了參數敏感性分析，得出SIMHYD模型的參數中 在參數每個調節范圍內的敏感度是不一樣的，總的來講模型參數中最敏感的是下滲 能力參數(infiltration coeff)、基流退水系數(base flow)和壤中流出流系數 (interflow coeff)，其次是地下水方程比例系數(recharge coefficient)、 Perv.Fraction。最不敏感的是RISC、Impervious Threshold系數。從模型結構入手， 結合研究流域的水文氣候，分析參數敏感性差異的原因，并進行參數敏感性年內變 化合理性分析。認為參數敏感性給模型模擬結果帶來的不確定性影響很復雜。參考文獻：李丹，張翔，張揚.水文模型參數敏感性的區間分析D.水資源與水電工程科學國家 重點實驗,2011張利茹，管儀慶，葉彬，等.新安江模型參數敏感性分析的實證研究J.水電能源科學， 2008, 26( 5 ) : 16- 17.譚炳卿.水文模型參數自動化優選方法的自動優選方法的比較分析J.水文，1996(5)： 8-13.莊一,林三益.水文預報.北京：水利水電出版社