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《VIC模型參數(shù)的敏感性分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、http://www.paper.edu.cn1VIC模型參數(shù)的敏感性分析張續(xù)軍，吳志勇，陸桂華(河海大學水問題研究所，江蘇南京210098）E-mail：zhwzxj@163.com摘要：本文運用敏感度分析理論，采用中國濕潤地區(qū)八個典型流域的實測資料，對大尺度分布式水文模型VIC（VariableInfiltrationCapacity）模型七個主要參數(shù)的敏感性進行了分析。結果表明，在這七個參數(shù)中，第二層土壤厚度對產流量相對較為敏感；入滲能力形狀參數(shù)對出口斷面流量過程吻合程度較為敏感，其他參數(shù)都不太敏感。關鍵詞：水文；VIC模型；模型參數(shù)
2、；敏感度[1]水文模型參數(shù)揭示了流域的水文特征，是水文模型的重要組成部分，對于水文模型的模擬結果起到至關重要的作用。隨著水文模型的不斷發(fā)展，尤其是分布式水文模型[2]的出現(xiàn)，參數(shù)具有了更加明確的物理意義，反映了流域下墊面和氣象因素的空間變化。不同參數(shù)對模擬結果的影響因其物理意義和模型結構的不同而有所差異，因此研究參數(shù)的敏感性對于水文模型的應用非常重要，是率定水文模型參數(shù)以及校正模擬結果的基礎。水文模型是包含多個參數(shù)的復雜系統(tǒng)，各個參數(shù)不僅自身對模型產生影響，而且參數(shù)之間還通過相互的作用共同對模型產生影響。因此對參數(shù)的敏感性分析，在單獨考慮每
3、個參數(shù)的基礎上，還應把所有參數(shù)作為整體來考慮。本文基于中國濕潤地區(qū)，對VIC模型主要參數(shù)的敏感性進行了分析。1．VIC模型及其參數(shù)VIC模型是一種基于SVATS（SurfaceVegetationAtmosphericTransferSchemes）[3][4]思想的大尺度分布式水文模型，最初基于Wood等人的思想、由Stamm等人構建[5]起來的VIC模型把土壤分為兩層，稱為VIC-2L模型，Liang等人把土壤分為三層，[6]模型改進為VIC-3L模型。該模型可同時對水循環(huán)過程中的能量平衡和水量平衡進行模擬。模型定義地表由不同植被類型及
4、裸土覆蓋，覆蓋類型由植物葉面面積指數(shù)(LAI)、葉面氣孔阻抗以及根系在不同土層之間的分配比例來確定。通過植被覆蓋層的蒸散發(fā)潛力以及空氣動力學阻抗、地表蒸發(fā)阻抗和葉面氣孔阻抗來計算該種植被的蒸散發(fā)量。土壤根據(jù)分層來反映降雨過程和蒸發(fā)過程。蒸發(fā)量的計算采用Francini和[7]Pacciani公式。VIC模型考慮計算網格內土壤含水量空間分布的不均勻性，進行產流計算?；鞯腫8]計算公式根據(jù)Arno概念模型得來，只用在下層土壤中，模型定義在某一閾值以下，基流是線性消退過程，而土壤含水量高于這個閾值時，基流過程是非線性的，非線性部分表示有大量基流
5、發(fā)生時的情況。在VIC-3L模型中，用里查茲(Richards)方程來描述垂向一維土壤水運動，土壤各層間的水汽通量服從Darcy定律。1本課題得到國家自然科學基金項目(40371023)和“948”計劃項目(200317)資助。-1-http://www.paper.edu.cnVIC模型的參數(shù)，根據(jù)其確定方法可分為兩類。一類是根據(jù)參數(shù)物理意義直接標定的，這些參數(shù)包括：（1）氣候地理相關的參數(shù)，如網格中心經緯度、平均高程、平均土壤溫度、時區(qū)補償值、年平均降水量等；（2）植被類型相關的參數(shù)，如結構阻抗、最小氣孔阻抗、葉面面積指數(shù)、零平面位移、
6、反照率、粗糙度及根區(qū)在土壤中的分布等；（3）土壤特性相關的參數(shù)，如飽和土壤水力傳導度、氣泡壓力、土壤總體密度、土壤顆粒密度、臨界含水量、凋萎點的土壤含水量、殘余含水量等。對于這一類參數(shù)的確定，本文參考Maryland大學發(fā)展的全球1km土地覆蓋分類確定植被類型，參考LDAS（LandDataAssimilationSystem）設定的逐月葉面面積指數(shù)（LAI）；參考Reynolds等發(fā)展的10km[8]土壤數(shù)據(jù)庫和Cosby、Rawls等的工作來標定土壤參數(shù)。VIC模型的另一類參數(shù)，與流域產流密切相關，由于產流的復雜性，這些參數(shù)難以直接給定
7、，需要利用流域實測水文資料來率定，它們的特性和取值范圍如下：（1）B：入滲能力形狀參數(shù)。表示網格含水量空間分布的不均勻，分布越不均勻，取值越大，范圍一般在0~0.4。（2）Dsmax：底層土壤24h內產生基流的最大值。取值受土壤水力傳導度和網格平均坡度的影響，范圍一般在0~30。（3）Ds：基流在非線性增長發(fā)生時占Dsmax的比例。底層土壤在低含水量時出流越大，Ds值越大，取值范圍在0~1。（4）Ws：基流非線性增長發(fā)生時底層土壤含水量與最大土壤含水量的比值。Ws越大，表示基流非線性增長發(fā)生時的起始土壤含水量越大。取值范圍在0~1。（5）土
8、壤厚度d1（第一層）、d2（第二層）和d3（第三層）。土層厚度調整后將影響其他土壤參數(shù)的取值，如各層的土壤最大含水量、臨界含水量及凋萎點土壤含水量等。土層變厚會增加蒸發(fā)損失，也會
