SWAT模型的参数率定是调整模型参数使得模型计算结果与实测数据相匹配的过程。通过模型参数的率定和验证使通用模型成为定制模型,以使模型更适合于研究区的实际情况,具有较好的计算精度。在本次研究中使用了蛤蟆通河流域2005年4~10月和2006年4~10月流域出口处的实测径流量和实测水质数据进行参数率定和验证。
分布式模型的应用一般需要率定和验证。当模型的结构和输入参数初步确定后,就需要对模型进行率定(calibration)和验证(validation),通常将实测的资料分为两部分,其中一部分用于率定模型,而另一部分则用于模型的验证。率定是调整模型参数及限制条件的过程,以使模型接近于测量值。
选用线性回归系数(R2)和Nash-Sutcliffe模拟系数(NS)来评估模型在参数的率定和验证过程中的合理性,NS系数分别按式(4.15)计算。
式中 Qm——观测值;
QP——预测值;
Qavg——观测平均值;
n——观测的次数。
当Qm=QP时,NS=1;如果NS为负值,说明模型模拟值比直接使用测量值的算术平均值更不具代表性。模型效率主要取决于Nash系数NS值,NS越接近于1,表明模型效率越高。
1.SWAT模型径流模拟参数率定
本研究选用蛤蟆通河流域2005年4~10月和2006年4~10月流域出口处的实测径流量进行参数率定。通过调整参数使径流模拟值与实测值吻合,要求模拟值与实测值月均值的线性回归系数R2>0.6,且NS>0.5。(www.xing528.com)
经过参数率定,得到率定值见表4.24,用SWAT模型对蛤蟆通河流域2005年4~10月径流量进行模拟。从模拟结果分析得出,R2为0.9276,NS为0.98,模型预测的评价系数满足评价标准。
表4.24 SWAT模型径流模拟参数率定值表
2.SWAT模型污染物参数率定
在SWAT模型中关注的非点源污染物质包括硝酸盐、有机氮、可溶性磷及有机磷等。在本次研究中,根据蛤蟆通河流域2005年4~10月和2006年4~10月流域出口处的实测水质数据以硝态氮,氨氮,亚硝态氮,总磷作为指标进行了参数率定。SWAT模型能考虑各种形态的氮和磷之间的相互转化,因此在率定时,某个参数的变化可能会引起多个污染物计算结果的变化。
对参数的选取应综合考虑各指标模拟值与观测值的比较结果。水质部分的参数率定分为两部分:地表产流过程非点源污染物质负荷的参数率定及河道中各种非点源污染物质之间转化的参数率定。
经过参数率定,得到率定值见表4.25,并用SWAT模型对蛤蟆通河流域2005年4~10月污染量进行模拟。模拟结果的R2都在0.87以上,NS都在0.9以上,模型预测的评价系数满足评价标准。
表4.25 污染物模拟参数率定值表
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