[發(fā)明專利]水文模擬不確定性分析方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611264547.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106815473B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 齊偉;劉俊國
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆;胡彬

本發(fā)明公開了一種水文模擬不確定性分析方法及裝置。該方法包括：獲取水文模型參數(shù)所屬的參數(shù)空間和洪水流量數(shù)據(jù)；基于水文模型參數(shù)和洪水流量數(shù)據(jù)，構建最小最大穩(wěn)健性后悔值目標函數(shù)和最小最大納什效率系數(shù)函數(shù)后悔值目標函數(shù)；根據(jù)所述參數(shù)空間和所述洪水流量數(shù)據(jù)，依據(jù)最小最大穩(wěn)健性后悔值目標函數(shù)和最小最大納什效率系數(shù)函數(shù)后悔值目標函數(shù)，率定所述水文模型參數(shù)，得到水文模型參數(shù)的最優(yōu)參數(shù)空間；根據(jù)所述最優(yōu)參數(shù)空間，分析水文模擬的不確定性。本發(fā)明由于在率定水文模型參數(shù)時，考慮了水文模型參數(shù)的穩(wěn)健性，從而提高了率定的水文模型參數(shù)的合理性，進而能夠更好地分析水文模型的不確定性。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及水文模擬不確定技術，尤其涉及一種水文模擬不確定性分析方法及裝置。

背景技術

水文模擬不確定性對洪水預報以及預報結果的可利用性有重要的影響。合理地量化水文模擬的不確定性對提高防洪安全和保障人民生活財產安全具有重要的意義。

目前普遍使用的水文模擬不確定性分析方法以洪水模擬精度指標作為似然函數(shù)。使用這些似然函數(shù)的局限性在于洪水模擬精度指標不能代表模型參數(shù)的穩(wěn)健性，因此傳統(tǒng)水文模擬不確定性分析方法不能考慮有效模擬參數(shù)的穩(wěn)健性，從而影響率定的模型參數(shù)的合理性，進而降低不確定性分析的準確性。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種水文模擬不確定性分析方法及裝置，以基于穩(wěn)健性率定水文模型參數(shù)，提高不確定性分析的準確性。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種水文模擬不確定性分析方法，所述方法包括：

獲取水文模型參數(shù)所屬的參數(shù)空間和洪水流量數(shù)據(jù)；

基于水文模型參數(shù)和洪水流量數(shù)據(jù)，構建最小最大穩(wěn)健性后悔值目標函數(shù)和最小最大納什效率系數(shù)函數(shù)后悔值目標函數(shù)；

根據(jù)所述參數(shù)空間和所述洪水流量數(shù)據(jù)，依據(jù)最小最大穩(wěn)健性后悔值目標函數(shù)和最小最大納什效率系數(shù)函數(shù)后悔值目標函數(shù)，率定所述水文模型參數(shù)，得到水文模型的最優(yōu)參數(shù)空間；

根據(jù)所述最優(yōu)參數(shù)空間，分析水文模擬的不確定性。

進一步地，基于水文模型參數(shù)和洪水流量數(shù)據(jù)，構建最小最大穩(wěn)健性后悔值目標函數(shù)和最小最大納什效率系數(shù)函數(shù)后悔值目標函數(shù)包括：

按照如下公式確定基于水文模型參數(shù)和洪水流量數(shù)據(jù)的納什效率系數(shù)：

其中，NSE(x,s)是水文模型根據(jù)水文模型參數(shù)模擬的流量的納什效率系數(shù)，x是水文模型參數(shù)，s是洪水流量數(shù)據(jù)中的第s場洪水，M是洪水流量數(shù)據(jù)中的洪水數(shù)據(jù)時段數(shù)，q_obs·s(t)是洪水流量數(shù)據(jù)中的第s場洪水在第t洪水數(shù)據(jù)時段的流量值，q_sim·x(t)是水文模型根據(jù)水文模型參數(shù)模擬的第t洪水數(shù)據(jù)時段的流量值，是洪水流量數(shù)據(jù)中的流量值的均值；

根據(jù)所述納什效率系數(shù)，確定如下的納什效率系數(shù)函數(shù)：

NS(x,s)＝1-NSE(x,s)

其中，NS(x,s)是基于水文模型參數(shù)和洪水流量數(shù)據(jù)的納什效率系數(shù)函數(shù)；

基于水文模型參數(shù)的擾動率確定水文模型參數(shù)的擾動區(qū)間，基于所述擾動區(qū)間和所述納什效率系數(shù)函數(shù)，構建水文模型參數(shù)的穩(wěn)健性函數(shù)，如下：

其中，R(x,s)是水文模型參數(shù)的穩(wěn)健性函數(shù)，NS^P(x,s)是水文模型參數(shù)在擾動區(qū)間(x·(1-x^p),x·(1+x^p))內的納什效率系數(shù)函數(shù)的最大值，x^p是水文模型參數(shù)的擾動率，為0到1之間的一個數(shù)；