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将这些与参数存在显著且较强相关性的影响因子均考虑为时变参数的协变量,构造一元线性函数
关系嵌入新安江模型中,计算率定期、检验期的 RMSE和 RpSRM,综合比较最终优选出最佳的水布垭
水库流域时变参数函数式,如表 4所示。综合而言,当蒸发折算系数 KE、表征流域蓄水容量不均匀
性的指数 B与壤中流消退系数 CI均为时变参数且分别以最低温度、城镇人口和人口为协变量时,相
较于常参数模型的 RMSE值减小最多(分别为率定期 0.008m和检验期 0.005m),其率定期和检验期的
RMSE分别为 0.124和 0.069m,RpSRM较小,说明未出现过拟合现象。
时变参数函数式表明,最低温度影响着流域的蒸散发过程,KE具有季节性变化;城镇人口是对 B
影响最大的因子,可以推测,城镇化使得流域土壤蓄水容量的不均匀性增加;总人口是对 CI影响最
大的因子,因其是一个综合性指标,包含了土地利用?覆被、引水调水等人类活动措施,这些措施会改
变流域的汇流过程。
表 4 水布垭水库流域时变参数函数式表
KE协 B协 CI协 率定期 检验期 率定期 检验期 函数
编号 函数名
变量 变量 变量 RMSE RMSE RpSRM?m RpSRM?m 表达式
Constant
0.132 0.074 0.133 0.091
(C0)
1 KE LT 0.127 0.071 0.127 0.088 KE(t) =0.615 + LT(t) × 0.549
2 B SD 0.128 0.073 0.128 0.090 B(t) =2.598 - SD(t - 1) × 0.095
3 CI Pop 0.130 0.074 0.130 0.091 CI(t) =0.987 + Pop(t - 3 ) × 0.004
KE KE(t) =0.8019 + AT(t - 1 ) × 0.304
4 AT Pop 0.125 0.070 0.126 0.086
CI CI(t) =0.991 + Pop(t - 3 ) × 0.0073
KE KE(t) =1.020 + SD(t - 1) × 0.161
5 SD GDP 0.124 0.071 0.124 0.089
B B(t) =2.269 + GDP(t - 3 ) × 0.3721
B B(t) =0.806 - LT(t - 1) × 0.588
6 LT IA 0.127 0.074 0.128 0.093
CI CI(t) =0.902 + IA(t - 3) × 0.001
KE KE(t) =0.793 + LT(t) × 0.336
7 B LT uPop Pop 0.124 0.069 0.124 0.087 B(t) =1.153 + uPop(t) × 0.820
CI CI(t) =0.9943 + Pop(t - 3) × 0.005
4.2 水库水位实时预报结果
4.2.1 考虑水文模型参数时变对水库水位多预见期预报的影响 将 14种方案应用于水布垭水库流域,
图 5展示了不包含实时校正的 4种方案 1~6h预见期内率定期和检验期的预报结果。在率定期,方案
IM在 1h预见期的 RMSE小于方案 IM1,但在 2~6h预见期的 RMSE大于方案 IM1,且随着预见期越
长,方案 IM与 IM1的 RMSE差别越来越大。对于 MAE指标,方案 IM在 1~3h预见期的 MAE小于方
案 IM1,在 4~6h预见期的 MAE大于方案 IM1,两种方案在检验期的表现与率定期相似。总体而言,
将未来多时刻水位纳入目标函数,虽然 1~3h预见期的预报精度会小幅降低,但在 4~6h预见期内误
差累积的速度较传统方案慢,且随着预见期增长,将未来多时刻水位纳入目标函数的方案与传统方案
的差别会越来越大。
仅考虑水文模型参数时变,不进行实时校正时,方案 TM相对于方案 IM在率定期 1~6h预报精度
均有提升;但在检验期,方案 TM的预报精度显著下降,这可能由于时变参数函数式中的待定系数是
以当前时刻的观测水位为拟合目标得到的,对未来多时刻的水位预报适用性降低。而方案 TM1考虑参
数时变并以未来多时刻水位为拟合目标,率定期 1~6h预见期的平均 RMSE为 0.136m,平均 MAE为
0.073m,检验期 1~6h预见期的平均 RMSE为 0.070m,平均 MAE为 0.049m,均优于其他 3种方案。
图 6展示了预见期为 3h的预报水位过程图,整体而言,4种方案的预报结果与观测值的变化趋势具
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