稀疏水质数据条件下流域模型模拟效果改进方法研究
  • 【摘要】

    流域模型是研究流域内水文水质特征的主要工具,研究结果常用于支撑流域开发保护规划管理工作.在研究中经常遇见水文数据丰富详实而水质数据稀疏的问题.由于水质观测数据稀疏,在模拟过程中散点拟合困难较大,如何提高模拟结果这一问题有待解决.本研究通过分析水文模型机理及实测数据特征,发现水质模拟效果跟水质监测日当天水文(径流量及泥沙量)模拟效果明显呈正相关.传统水文模型遵循分过程率定参数的模拟原则,能提高整体模... 展开>>流域模型是研究流域内水文水质特征的主要工具,研究结果常用于支撑流域开发保护规划管理工作.在研究中经常遇见水文数据丰富详实而水质数据稀疏的问题.由于水质观测数据稀疏,在模拟过程中散点拟合困难较大,如何提高模拟结果这一问题有待解决.本研究通过分析水文模型机理及实测数据特征,发现水质模拟效果跟水质监测日当天水文(径流量及泥沙量)模拟效果明显呈正相关.传统水文模型遵循分过程率定参数的模拟原则,能提高整体模拟效果,但无法提高局部(如水质监测日当天)水文模拟效果.因此,本研究在传统方法基础上提出了改进思路及方法,以提高水质监测日当天及前后一段时间的水文模拟效果.改进方法主要包含两个主要因素:以水质观测日为中心的时间长度,及带权重的广义纳什效率系数.为了验证改进方法并比较两种因素重要性,研究一共设计了16组试验.本研究选取SWAT模型作为研究工具,以福建省莆田市木兰溪中上游流域为研究区域,选取总磷为水质指标,模拟时间步长为天,时间范围从2008年1月1日至2012年12月31日,共计1827天.试验结果表明,改进方法的总磷模拟效果最高提升约47.3%.16组结果比较发现,时间长度比权重重要,对于双月次水质监测频率,时间不长于2周有效.这表明,改进方法能有效提高水质模拟效果.此外,首次提出的广义纳什效率系数也得到了应用.最后,对改进方法试验结果的不确定性分析发现,总磷的大量采样模拟效果整体上较传统方法明显提升.具体表现为,改进方法模拟的纳什效率系数集中在-0.6至-0.48以内,而传统方法则分散在-4.5至-1.5内.这表明发现改进方法在传统统方法基础上对水质模拟效果提升具有系统性帮助. 收起<<

  • 【作者】

    魏文龙 

  • 【学科专业】

    环境科学与工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    清华大学

  • 【导师姓名】

    杜鹏飞

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    稀疏数据%水文模型%SWAT%纳什效率系数%不确定性分析