基于局部和全局方法的SWMM敏感参数识别
发布时间：2021-07-13 22:01
为了识别SWMM（storm water management model）模型的敏感参数,从而实现参数的高效率定,本文以深圳河流域为研究对象,构建SWMM模型,分别采用修正的Morris筛选法和互信息法,从局部和全局的角度定量分析重现期1年、10年和50年设计暴雨情景下排放口洪峰流量和流域平均径流系数对各参数的敏感性。结果表明,在不同的设计暴雨情景下,两种方法的结果均显示排放口洪峰流量对透水区曼宁系数和最小下渗速率最敏感,流域平均径流系数对下渗相关参数最敏感;然而,随着暴雨强度增大,两种方法计算得到的径流系数对最大下渗速率和最小下渗速率的敏感性变化趋势不同,Morris的结果显示递减,M-I的结果显示递增。
【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(11)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
深圳河流域概况Fig.1OverviewofShenzhenRiverbasin
向代锋，等：基于局部和全局方法的SWMM敏感参数识别73展程度较高的平原。本文基于遥感数据将流域内的土地利用类型分为典型的8类，分别为农田、森林、草地、灌木、湿地、水体、不透水面和裸地，如图2所示，分辨率为10m。流域地处北回归线以南，属于南亚热带海洋性季风气候，受海洋调节作用，多年平均气温22.4℃，多年平均降雨量1886mm，雨量在时间和空间上分布不均，汛期4—9月降雨约占全年85%，自东南向西北呈现递减趋势[14-15]。图1深圳河流域概况Fig.1OverviewofShenzhenRiverbasin图2土地利用分类结果Fig.2Landuseclassificationresult
rv透水区洼蓄量/mm2~10MaxRate最大入渗速率/mm·h-126~80MinRate最小入渗速率/mm·h-10~10Decay衰减系数/h2~7根据排水管道、河道实地勘察数据和高精度实景遥感数据，将主干河道概化为不规则断面管渠，支流概化为梯形断面管渠，构建了深圳河流域的排水管网系统，包括管线460条，检查井节点461个。最后利用软件MapWinGIS和inpPINS耦合ArcGIS与SWMM，将子汇水区、管线、节点和排放口等数据整合为SWMM输入文件，并加入降水驱动。最终建立起深圳河流域的SWMM模型，可视化结果如图3所示。图3流域概化模型Fig.3Generalizedmodelofthewatershed1.3敏感性研究方法1.3.1Morris筛选法Morris筛选法因其算法简单，操作易行，是目前应用较为广泛的一种局部敏感性分析方法。其基本原理是选定众多变量中的一个ix并在其合理范围内变化取值，运行模型得到相应的目标函数值12()(,,,)nyxfxxx，再由下式计算变量ix对输出结果的影响程度[16]：iyex（1）式中：Δy为目标函数变化值，Δx为自变量ix的变化量；ie为ix的灵敏度。本文运用修正的Morris法，以根据流域内易涝点数据初步率定好的一组参数作为基准输入参数，降水输入采用历时1h、重现期1年、10年和50年的设计暴雨并按芝加哥雨型进行时程分配，运行模型并将结果作为基准输出。然后以-30%、-20%、-10%、10%、20%、30%的固定百分比改变输入参数的取值，并分别运行得到多组输出结果。最后，选定排放口洪峰流量和流域平均径流系数为衡量指标，按下式计算各参数的敏感性系数S：110011//100()()
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京城市洪涝问题与成因分析[J]. 宋晓猛,张建云,贺瑞敏,邹贤菊,张春桦. 水科学进展. 2019(02)
[2]深圳民治河流域低影响开发措施水文效应评估[J]. 黄国如,李碧琦. 水资源与水工程学报. 2018(03)
[3]基于Sobol方法的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 常晓栋,徐宗学,赵刚,李怀民. 水力发电学报. 2018(03)
[4]中国城市洪涝及防治标准讨论[J]. 张建云,王银堂,刘翠善,贺瑞敏. 水力发电学报. 2017(01)
[5]多源卫星降水数据在瓯江流域的适用性分析[J]. 程开宇,张磊磊,康颖,张建云,刘光保,沈小勤. 水电能源科学. 2016(12)
[6]基于Morris的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 高颖会,沙晓军,徐向阳,尹洋洋,李朋. 水资源与水工程学报. 2016(03)
[7]基于GLUE方法的城市雨洪模型参数不确定性分析[J]. 史蓉,赵刚,庞博,姜其贵,甄婷婷. 水文. 2016(02)
[8]SWMM模型参数局部灵敏度分析[J]. 李春林,胡远满,刘淼,徐岩岩,孙凤云,陈探. 生态学杂志. 2014(04)
[9]基于LH-OAT的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 朱嘉祺,徐向阳,何爽. 中国农村水利水电. 2014(03)
[10]深圳市暴雨洪涝灾害风险评估与区划[J]. 焦圆圆,谢志高. 中国农村水利水电. 2014(01)
硕士论文
[1]城市雨洪模型参数敏感性分析与率定[D]. 熊剑智.山东大学 2016
本文编号：3282879
【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(11)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
深圳河流域概况Fig.1OverviewofShenzhenRiverbasin
向代锋，等：基于局部和全局方法的SWMM敏感参数识别73展程度较高的平原。本文基于遥感数据将流域内的土地利用类型分为典型的8类，分别为农田、森林、草地、灌木、湿地、水体、不透水面和裸地，如图2所示，分辨率为10m。流域地处北回归线以南，属于南亚热带海洋性季风气候，受海洋调节作用，多年平均气温22.4℃，多年平均降雨量1886mm，雨量在时间和空间上分布不均，汛期4—9月降雨约占全年85%，自东南向西北呈现递减趋势[14-15]。图1深圳河流域概况Fig.1OverviewofShenzhenRiverbasin图2土地利用分类结果Fig.2Landuseclassificationresult
rv透水区洼蓄量/mm2~10MaxRate最大入渗速率/mm·h-126~80MinRate最小入渗速率/mm·h-10~10Decay衰减系数/h2~7根据排水管道、河道实地勘察数据和高精度实景遥感数据，将主干河道概化为不规则断面管渠，支流概化为梯形断面管渠，构建了深圳河流域的排水管网系统，包括管线460条，检查井节点461个。最后利用软件MapWinGIS和inpPINS耦合ArcGIS与SWMM，将子汇水区、管线、节点和排放口等数据整合为SWMM输入文件，并加入降水驱动。最终建立起深圳河流域的SWMM模型，可视化结果如图3所示。图3流域概化模型Fig.3Generalizedmodelofthewatershed1.3敏感性研究方法1.3.1Morris筛选法Morris筛选法因其算法简单，操作易行，是目前应用较为广泛的一种局部敏感性分析方法。其基本原理是选定众多变量中的一个ix并在其合理范围内变化取值，运行模型得到相应的目标函数值12()(,,,)nyxfxxx，再由下式计算变量ix对输出结果的影响程度[16]：iyex（1）式中：Δy为目标函数变化值，Δx为自变量ix的变化量；ie为ix的灵敏度。本文运用修正的Morris法，以根据流域内易涝点数据初步率定好的一组参数作为基准输入参数，降水输入采用历时1h、重现期1年、10年和50年的设计暴雨并按芝加哥雨型进行时程分配，运行模型并将结果作为基准输出。然后以-30%、-20%、-10%、10%、20%、30%的固定百分比改变输入参数的取值，并分别运行得到多组输出结果。最后，选定排放口洪峰流量和流域平均径流系数为衡量指标，按下式计算各参数的敏感性系数S：110011//100()()
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京城市洪涝问题与成因分析[J]. 宋晓猛,张建云,贺瑞敏,邹贤菊,张春桦. 水科学进展. 2019(02)
[2]深圳民治河流域低影响开发措施水文效应评估[J]. 黄国如,李碧琦. 水资源与水工程学报. 2018(03)
[3]基于Sobol方法的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 常晓栋,徐宗学,赵刚,李怀民. 水力发电学报. 2018(03)
[4]中国城市洪涝及防治标准讨论[J]. 张建云,王银堂,刘翠善,贺瑞敏. 水力发电学报. 2017(01)
[5]多源卫星降水数据在瓯江流域的适用性分析[J]. 程开宇,张磊磊,康颖,张建云,刘光保,沈小勤. 水电能源科学. 2016(12)
[6]基于Morris的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 高颖会,沙晓军,徐向阳,尹洋洋,李朋. 水资源与水工程学报. 2016(03)
[7]基于GLUE方法的城市雨洪模型参数不确定性分析[J]. 史蓉,赵刚,庞博,姜其贵,甄婷婷. 水文. 2016(02)
[8]SWMM模型参数局部灵敏度分析[J]. 李春林,胡远满,刘淼,徐岩岩,孙凤云,陈探. 生态学杂志. 2014(04)
[9]基于LH-OAT的SWMM模型参数敏感性分析[J]. 朱嘉祺,徐向阳,何爽. 中国农村水利水电. 2014(03)
[10]深圳市暴雨洪涝灾害风险评估与区划[J]. 焦圆圆,谢志高. 中国农村水利水电. 2014(01)
硕士论文
[1]城市雨洪模型参数敏感性分析与率定[D]. 熊剑智.山东大学 2016
本文编号：3282879
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3282879.html
