模型校核与验证-内陆河流域干旱演化模拟评估及风险调控

模型运行结束后需进行模型校核，按照先支流后主干、先上游后下游、先年校核再月校核的顺序进行各子流域参数率定。模型提供了校核前的参数敏感性分析，本书由于未涉及泥沙及氮磷等营养物质的模拟，故仅对径流相关参数进行率定。

玛纳斯河上游支流水文测站为清水河子站，清水河汇合口下约7.5km处为肯斯瓦特站，出山口为红山嘴站，平原区无水文测站，本研究选择玛纳斯河出山口——红山嘴以上进行径流参数率定，平原区则仅依据产水量进行验证。

5.3.4.1　参数敏感性分析

模型校核期模拟结束后，为提高调参效率，首先进行参数的敏感性分析。根据整理好的月径流实测资料文件，选择肯斯瓦特站所在子流域，对径流参数进行敏感性分析。模型参数在允许的范围内进行优化和分析，且参数值保持相对的物理意义。

选择与径流相关的26个参数（见表5.13），每个参数在范围内改变10次，模型共运行10*（26+1）=270次，分别对肯斯瓦特水文站所在子流域进行年尺度和月尺度的敏感性分析。

表5.13　参数及其含义

年尺度敏感性分析选择1980—1995年为模拟时段，选择参数的变动范围为0.5～1.5倍。运算历时近70h后，得到年径流参数敏感性分析结果，见表5.14。敏感值大于1的参数为极敏感参数，0.2～1之间为高敏感参数，0.05～0.2之间为中敏感性参数，低于0.05为较不敏感参数。

表5.14　年径流敏感性分析结果

月尺度敏感性分析选择1985—1995年为模拟时段，选择参数的变动范围为0.95～1.05倍。运算历时近49个小时后，得到年径流参数敏感性分析结果，见表5.15。

表5.15　月径流敏感性分析结果

根据敏感性分析结果，按照各水文测站径流校核顺序对这些参数进行手动调整。调参的方式分为三种：增加某一数值、乘以某一倍数和替换。

5.3.4.2　模型校核

参考参数的敏感性值，从大到小进行参数调整。首先在全流域选取1981—1995年进行模拟，将结果写入数据库文件并保存为未调参前的原始值，查看清水河子站、肯斯瓦特站和红山嘴站所在子流域出口监测断面的模拟流量，对比模拟值与实测值；若地表径流模拟值低于实测值，则可增加基流分割系数Alpha_Bf（减少基流）、Cn2（降低植被地表盖度）、Esco（降低土壤蒸发补偿量）、Canmx等，减小Sol_Z、Sol_Awc、Epco、Ch_K2、Revapmn等；在地表径流值大小基本符合实测径流后，检查径流时间分布，调整Timp、Gw_Delay、Surlag等几个参数，使模拟径流峰值在时间上无延后或提前；保持调整后参数不变（见表5.16），模拟验证期径流；最后计算校核期与验证期的模拟精度。

表5.16　年尺度参数参考取值

5.3.4.3　模拟精度(www.xing528.com)

SWAT模型结果用Nash系数、相关系数和相对误差指标进行模拟精度的分析。得到清水河子、肯斯瓦特和红山嘴站模拟期和验证期的模拟精度，如图5.8～图5.13所示。

图5.8　清水河子站校核期精度

图5.9（一）　肯斯瓦特站校核期精度

图5.9（二）　肯斯瓦特站校核期精度

清水河子站校核期Nash系数为0.87，相关系数为0.76，多年平均相对误差0.90%；肯斯瓦特站校核期Nash系数为0.99，相关系数为0.999，多年平均相对误差0.45%；红山嘴站校核期Nash系数为0.77，相关系数为0.96，多年平均相对误差4.0%。

清水河子站验证期Nash系数为0.52，相关系数为0.53，多年平均相对误差0；肯斯瓦特站验证期Nash系数为0.65，相关系数为0.71，多年平均相对误差3.1%；红山嘴站验证期Nash系数为0.57，相关系数为0.74，多年平均相对误差5.3%。

图5.10（一）　红山嘴站校核期精度

图5.10（二）　红山嘴站校核期精度

图5.11　清水河子站验证期精度

图5.12　肯斯瓦特站验证期精度

根据红山嘴站的模拟结果，1981—2007年月尺度模拟Nash系数达到0.91，多年平均误差达到4.68%，相关系数达到0.96，见图5.14。

对于出山口以下子流域模拟结果的校核，根据流域总用水量占流域总产水量的比例，大致估算出主要控制节点的水资源量，与模拟值比较，然后调整子流域参数。