[發明專利]一種降雨徑流模型參數優化方法

有效

• 申請號: 201811048998.7
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109325206B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 柳創新
• 申請（專利權）人: 柳創新
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01W1/14
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖;顧珊

1.一種降雨徑流模型參數優化方法，其特征在于，所述方法包括如下方法步驟：

a)計算降雨徑流模型，得到集水區的計算出流量，同時獲取降雨過程集水區的觀測出流量；

b)建立目標函數，在所述目標函數中引入降雨徑流模型的計算得到的計算出流量與觀測得到的觀測出流量；

所述目標函數通過如下任一方式建立：

(1)定義效率系數CE，其中，n為觀測數據的個數，為第i時刻的觀測出流量，為第i時刻的計算出流量，為觀測出流量的平均值；

建立目標函數f(x)＝min|1-CE|，其中，x為降雨徑流模型的參數；

(2)定義相關系數COR，其中，n為觀測數據的個數，為第i時刻的觀測出流量，為第i時刻的計算出流量，為觀測出流量的平均值，為計算出流量的平均值；

建立目標函數f(x)＝min|1-COR|，其中，x為降雨徑流模型的參數；

(3)定義加權系數WNSE，其中n為觀測數據的個數，為第i時刻的觀測出流量，為第i時刻的計算出流量，為觀測出流量的平均值；

建立目標函數f(x)＝min(WMSE)，其中，x為降雨徑流模型的參數；

c)求解步驟b)中目標函數，優化調整降雨徑流模型的參數；

所述目標函數通過如下方法求解：

對目標函數采用差分法計算梯度：

其中，x，x₁，…，x_m為降雨徑流模型的參數，m為降雨徑流模型的參數的個數；利用梯度作為參數優化的參考方向，修正參數；

當大于預設閾值時，則將對應的參數x作為優化調整后的降雨徑流模型的參數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算降雨徑流模型包括計算降雨徑流模型得到地下水出流量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，計算降雨徑流模型得到地下水出流量包括：

a1)降雨徑流模型中引入地下水儲蓄量參數；

a2)讀取降雨時間序列表和地表水線性水庫系數K、地下水線性水庫系數K_gw、初始入滲率f₀，長期入滲率f_c，衰減系數K_f；

a3)計算降雨入滲量和地下水儲蓄量，通過水文平衡方程差分處理后，更新降雨入滲量和地下徑流量，

a4)判斷集水區的降雨入滲量和地下徑流量是否更新完成，若是，則將更新后的地下水徑流量作為地下水出流量，若否，則返回步驟a3)重復計算降雨入滲量和地下水儲蓄量，及更新降雨入滲量和地下徑流量。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算降雨入滲量包括如下方法：

計算降雨入滲率式中，f為降雨入滲率，f₀為初始入滲率，f_c為長期入滲率，K_f為衰減系數，S_b為地下水儲蓄量；

將計算得到的降雨入滲率與集水區降雨量比較后，取較小值乘以集水區面積得到降雨入滲量。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，地下水儲蓄量通過如下方法計算：

S_b＝K_gwQ_b，式中，S_b為地下水儲蓄量，Q_b為地下水徑流量，K_gw為地下水線性水庫系數。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述水文平衡方程經差分處理后，得到線性水庫模型Q_t＝af_t+bf_t-1+cQ_t-1，

其中，f_t、f_t-1分別為t及t-1時刻的實際降雨入滲流量，Q_t、Q_t-1分別為t及t-1時刻的地下徑流量，a、b、c為系數，并分別滿足：其中，K_gw為線性水庫系數。