不同目标函数对径流模拟结果的影响分析

作     者：刘一卓 陈璐 郭鹤翔 甘晓雪 解涛 LIU Yi-zhuo;CHEN Lu;GUO He-xiang;GAN Xiao-xue;XIE Tao

作者机构：华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 西藏农牧学院水利土木工程学院西藏林芝860000 华中科技大学数字流域科学与技术湖北省重点实验室湖北武汉430074 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：40-46页

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：西藏自治区科技计划项目(XZ202301YD0044C) 

主　　题：参数率定 目标函数 单目标优化 多目标优化 

摘      要：水文模型是洪水模拟的重要工具,大部分模型包含一定数量的参数,因此,参数率定是提高水文模型径流模拟精度、保证模型结果准确性关键之一,而目标函数作为参数率定过程的寻优标准,目前缺乏详尽分类体系为目标函数的选取提供明确选择依据。为探明不同类型目标函数对水文模型参数率定结果和径流模拟精度的影响,综合考虑纳什效率系数、Kling-Gupta系数、洪量相对误差等多种不同类型目标,构建一种包含高流量目标、低流量目标、洪量目标、洪水过程目标及加权目标的目标函数分类体系,结合当前水文预报情报规范的要求,为目标函数选择提供一定标准;进一步,建立新安江水文模型,引入SCE-UA、NSGA-Ⅱ优化算法,为不同算法设置多种目标函数选择方案,以汉江流域牧马河为例进行径流模拟,分析不同目标函数方案和优化算法对径流模拟精度的影响。结果表明:采用单一目标函数,可提高该目标函数所体现水文要素的模拟精度;选取合适的目标函数是提升径流模拟精度的关键,在现有规范的要求下,选取洪水过程目标和高流量目标是保证水文模型精度的最佳选择;Kling-Gupta系数与纳什效率系数相比,其在洪量模拟精度上表现更佳,是洪水过程目标的更优选择;加权单目标与多目标方法的模拟结果在高流量部分存在差异。