雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

陈华; 霍苒; 曾强; 杨无双; 陈杰; 郭生练; 许崇育

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

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雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

陈华, 霍苒, 曾强, 杨无双, 陈杰, 郭生练, 许崇育

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陈华, 霍苒, 曾强, 杨无双, 陈杰, 郭生练, 许崇育. 2019: 雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较. 水科学进展, 30(1): 34-44. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

引用本文:

CHEN Hua, HUO Ran, ZENG Qiang, YANG Wushuang, CHEN Jie, GUO Shenglian, XU Chongyu. 2019: Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling. Advances in Water Science, 30(1): 34-44. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

Citation:

CHEN Hua, HUO Ran, ZENG Qiang, YANG Wushuang, CHEN Jie, GUO Shenglian, XU Chongyu. 2019: Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling. Advances in Water Science, 30(1): 34-44. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

陈华¹,
霍苒¹,
曾强¹,
杨无双¹,
陈杰¹,
郭生练¹,
许崇育^1,2,

1.
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;
2.
Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51539009）

详细信息

作者简介:
陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

通讯作者:
许崇育,E-mail:c.y.xu@geo.uio.no

中图分类号: P333.1

Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling

1.
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
2.
Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317, Norway

摘要: 雨量站网布设会影响径流模拟精度，研究不同雨量站密度和空间分布的径流响应规律对提高径流模拟精度和减小不确定性具有重要意义。应用新安江模型和HBV（Hydrologiska Fyrans Vattenbalans）模型，以湘江流域为研究对象，采用贝叶斯方法比较分析在不同雨量站密度及空间分布下径流模拟的不确定性。结果表明：增加雨量站密度可以降低面雨量的估计误差，使模型在不同的雨量站空间分布下具有较高的模拟精度；通过优化雨量站空间分布，可以减小雨量站网布设导致的模型不确定性，从而提高径流模拟精度；在相同的降雨输入和参数采样方法下，新安江模型和HBV模型对降雨输入导致的不确定性响应规律具有相似性，但是本研究结果显示在湘江流域新安江模型的模拟精度更高，而HBV模型的不确定性更大。
- 径流模拟 /
- 不确定性 /
- 贝叶斯方法 /
- 雨量站网 /
- 新安江模型 /
- HBV模型
Abstract: The design of the rain gauge network affects the accuracy of model simulation. Therefore,studying the effect of rain gauge density and its distribution on improving runoff simulation accuracy and reducing the modeling uncertainty is of vital importance. In this paper,the Xin'anjiang model and the HBV model were applied to simulate the runoff of the Xiangjiang River basin,and the Bayesian method was used to analyze the runoff simulation uncertainty resulted from resampling of rain gauge networks with different gauge densities and spatial distributions. The results reveal that increasing the rain gauge density can reduce the estimation error of areal rainfall,which in turn,improves model simulation accuracy;optimizing the rain gauge number and location can reduce the uncertainty of areal mean rainfall,thereby improving the runoff simulation accuracy;under the same rainfall input and parameter sampling methods,the simulation uncertainty of the Xin'anjiang model and the HBV model has similar characteristics,but the overall simulation accuracy of the Xin'anjiang model is higher,and the uncertainty of the HBV model is bigger.
- runoff simulation /
- uncertainty /
- Bayesian method /
- rain gauge network /
- Xin’anjiang model /
- HBV model

[1]	王卫光, 李进兴, 魏建德, 邵全喜, 邓超, 余钟波2018: 基于蒸散发数据同化的径流过程模拟 , 水科学进展, 29, 159-168. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.002
[2]	李致家, 梁珂, 阚光远, 李巧玲, 姚成, 张珂2016: 新安江模型中河网汇流参数Cs的一种计算方法 , 水科学进展, 27, 652-661. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.002
[3]	江善虎, 任立良, 雍斌, 袁飞, 龚露燕, 杨肖丽2014: TRMM卫星降水数据在洣水流域径流模拟中的应用 , 水科学进展, 25, 641-649.
[4]	廖凯华, 徐绍辉, 吴吉春, 施小清2012: 土壤饱和导水率空间预测的不确定性分析 , 水科学进展, 23, 200-205. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.017
[5]	刘艳丽, 张建云, 王国庆, 刘九夫, 贺瑞敏, 王鸿杰, 金君良2012: 气候自然变异在气候变化对水资源影响评价中的贡献分析——Ⅰ.基准期的模型与方法 , 水科学进展, 23, 147-155. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.010
[6]	宋晓猛, 孔凡哲, 占车生, 韩继伟2012: 基于统计理论方法的水文模型参数敏感性分析 , 水科学进展, 23, 642-649. doi: CNKI: 32.1309.P.20120614.2158.003
[7]	阚光远, 刘志雨, 李致家, 姚成, 周赛2012: 新安江产流模型与改进的BP汇流模型耦合应用 , 水科学进展, 23, 21-28. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2012.004
[8]	李一平, 唐春燕, 余钟波, Acharya Kumud2012: 大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析 , 水科学进展, 23, 271-277. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2002.009
[9]	王慧亮, 李叙勇, 解莹2011: 多模型方法在非点源污染负荷中的应用展望 , 水科学进展, 22, 727-732.
[10]	李润奎, 朱阿兴, 秦承志, 陈腊娇, 刘军志2011: 土壤数据对分布式流域水文模型模拟效果的影响 , 水科学进展, 22, 168-174.
[11]	张世法, 顾颖, 林锦2010: 气候模式应用中的不确定性分析 , 水科学进展, 21, 504-511.
[12]	梁忠民, 戴荣, 李彬权2010: 基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展 , 水科学进展, 21, 274-281.
[13]	徐静, 任立良, 刘晓帆, Vijay. P. Singh, 刘薇, 袁飞2009: 基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究 , 水科学进展, 20, 422-427.
[14]	赵冬泉, 王浩正, 陈吉宁, 王浩昌2009: 城市暴雨径流模拟的参数不确定性研究 , 水科学进展, 20, 45-51.
[15]	张铭, 李承军, 张勇传2009: 贝叶斯概率水文预报系统在中长期径流预报中的应用 , 水科学进展, 20, 40-44.
[16]	管光华, 王长德, 冯晓波2008: 大型渠系联合运行状态空间模型不确定性的描述与度量 , 水科学进展, 19, 251-256.
[17]	刘家宏, 王光谦, 李铁键2006: 黄河数字流域模型的建立和应用 , 水科学进展, 17, 186-195.
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[20]	徐宗学, 曾光明1992: 洪水频率分析HSPPC模型应用研究 , 水科学进展, 3, 174-180.

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雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;

2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51539009）

作者简介:
陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

通讯作者: 许崇育,E-mail:c.y.xu@geo.uio.no

收稿日期: 2018-06-04
刊出日期: 2019-02-25

中图分类号: P333.1

关键词:

摘要: 雨量站网布设会影响径流模拟精度，研究不同雨量站密度和空间分布的径流响应规律对提高径流模拟精度和减小不确定性具有重要意义。应用新安江模型和HBV（Hydrologiska Fyrans Vattenbalans）模型，以湘江流域为研究对象，采用贝叶斯方法比较分析在不同雨量站密度及空间分布下径流模拟的不确定性。结果表明：增加雨量站密度可以降低面雨量的估计误差，使模型在不同的雨量站空间分布下具有较高的模拟精度；通过优化雨量站空间分布，可以减小雨量站网布设导致的模型不确定性，从而提高径流模拟精度；在相同的降雨输入和参数采样方法下，新安江模型和HBV模型对降雨输入导致的不确定性响应规律具有相似性，但是本研究结果显示在湘江流域新安江模型的模拟精度更高，而HBV模型的不确定性更大。

English Abstract

Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317, Norway

Received Date: 2018-06-04
Publish Date: 2019-02-25

Keywords:

Abstract: The design of the rain gauge network affects the accuracy of model simulation. Therefore,studying the effect of rain gauge density and its distribution on improving runoff simulation accuracy and reducing the modeling uncertainty is of vital importance. In this paper,the Xin'anjiang model and the HBV model were applied to simulate the runoff of the Xiangjiang River basin,and the Bayesian method was used to analyze the runoff simulation uncertainty resulted from resampling of rain gauge networks with different gauge densities and spatial distributions. The results reveal that increasing the rain gauge density can reduce the estimation error of areal rainfall,which in turn,improves model simulation accuracy;optimizing the rain gauge number and location can reduce the uncertainty of areal mean rainfall,thereby improving the runoff simulation accuracy;under the same rainfall input and parameter sampling methods,the simulation uncertainty of the Xin'anjiang model and the HBV model has similar characteristics,but the overall simulation accuracy of the Xin'anjiang model is higher,and the uncertainty of the HBV model is bigger.

引用本文:

Citation:

CHEN Hua, HUO Ran, ZENG Qiang, YANG Wushuang, CHEN Jie, GUO Shenglian, XU Chongyu. 2019: Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling. Advances in Water Science, 30(1): 34-44. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

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雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

作者简介: 陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

通讯作者: 许崇育,E-mail:c.y.xu@geo.uio.no

Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling

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出版历程

雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北 武汉 430072; 2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317

作者简介: 陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

通讯作者: 许崇育,E-mail:c.y.xu@geo.uio.no

English Abstract

Comparative study on the influence of rain-gauge network on the uncertainty of hydrological modeling

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317, Norway

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作者简介:
陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

通讯作者:
许崇育,E-mail:c.y.xu@geo.uio.no

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;

2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317

作者简介:
陈华(1977-),男,福建建瓯人,教授,博士研究生导师,主要从事流域水文模拟及不确定性、水利信息化等研究。E-mail:chua@whu.edu.cn

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. Department of Geosciences, University of Oslo, Oslo 0317, Norway