(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111415201.4 (22)申请日 2021.11.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114091277 A (43)申请公布日 2022.02.25 (73)专利权人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市大 学路8号 (72)发明人 常文娟　马海波　刘汉宇　雷晓辉　 康爱卿　廖卫红　 (74)专利代理 机构 北京市盛峰律师事务所 11337 专利代理师 于国强 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 113/08(2020.01) (56)对比文件 CN 106446388 A,2017.02.2 2 US 20143 50737 A1,2014.1 1.27 孙倩莹.概念性水文 模型参数率定及滚动预 报修正研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数 据库(硕士)基础科 学辑》 .2018,第1- 64页. 喻丽莉.新 安江模型的径流预报特性研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据库(硕士)基 础科学辑》 .2019, 审查员 陈佳怡 (54)发明名称 一种考虑初始状态变量影响的新安江模型 参数率定方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑初始状态变量影响 的新安江模型参数率定方法， 包括如下步骤， S1、 构建研究流域的新安江模型； S2、 设置新安江模 型用于确定初始 状态变量计算时段的目标函数； S3、 基于目标函数通过优化算法优化新安江模型 参数， 获取新安江模型的最优参数； S4、 利用最优 参数确定参数率定期初始状态变量的计算时段； S5、 利用参数率定期初始状态变量的计算时段， 基于目标函数通过优化算法优化新安江模型参 数， 获取新安江模型的最终最优参数。 优点是： 在 数据系列较短的情况下， 通过简单的操作即可充 分利用现有数据更精准确定模型初始 状态变量， 从而得到更加准确的新 安江模型参数。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114091277 B 2022.09.30 CN 114091277 B 1.一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征在于： 包括如下步 骤， S1、 构建研究流 域的新安江模型； S2、 设置新 安江模型用于确定初始状态变量计算时段的目标函数； 新安江模型用于确定初始状态变量计算时段的目标函数为f， f的计算公式为， f＝α×f1(Qs,Qj)+β×f2(Qs,Qj) 其中， f1为考虑实测流量与 模拟流量误差平方和的均方根的分式； f2为考虑实测洪量与 模拟洪量的相对误差的分式； α 为f1的系数； β 为f2的系数； Qs为实测的流量系列； Qj为新安江 模型模拟的流 量系列； f1的计算公式为， 其中， N为实测流量过程线纵坐标的数量； Qs(i)为实测流量过程线的第i个纵坐标； Qj (i)为计算的流 量过程线的第i个纵坐标； i ＝1,2,3, …,N； f2的计算公式为， 其中， Ws为实测的径流量； Wj为新安江模型模拟的径流量； abs为绝对值函数， 取Ws‑Wj的 绝对值； Ws和Wj的计算公式分别如下， 其中， Qs(1)为实测流量过程线的第1个纵坐标； Qs(N)为实测流量过程线的第N个纵坐 标； Qs(k)为实测流量过程线的第k个纵坐标； Qj(1)为计算的流量过程线的第1个纵坐标； Qj (N)为计算的流量过程线的第N个纵坐标； Qj(k)为计算的流量过程线的第k个纵坐标； k＝2, 3,4,…,N‑1； Δt表示计算时段的长度； S3、 基于目标函数通过优化 算法优化 新安江模型参数， 获取新 安江模型的最优参数； 步骤S3具体为， 设置新安江模型参数的阈值， 对新安江模型的初始状态变量在合理范 围内进行假定， 通过优化算法按照目标函数最小的原则优化新安江模型 的参数， 获取新安 江模型的最优参数 S4、 利用最优参数确定参数率定期初始状态变量的计算时段； 步骤S4具体为， 将最优参数代入到新安江模型， 作为新安江模型的初始状态变量， 利用 该初始状态变量计算流域出 口断面的流量系列， 进而计算逐时段 的纳什系 数的值， 从而得权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091277 B 2到逐时段的纳什系数系 列， 选取纳什系数的极大值对应的时段作为参数率定期初始状态变 量的计算时段L， 并计算该时段末的状态变量； S5、 利用参数率定期初始状态变量的计算时段， 基于目标函数通过优化算法优化新安 江模型参数， 获取新 安江模型的最终最优参数； 步骤S5具体为， 取步骤S4中确定的初始状态变量的计算时段L的下一时段作为参数率 定时段的起始时段， 取步骤S4中确定的时段末的状态变量作为新安江模型的初始状态变 量， 通过优化算法按照目标函数最小的原则优化新安江模型 的参数， 获取新安江模型 的最 终最优参数。 2.根据权利要求1所述的考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征 在于： 步骤S1之前还包括收集研究流域的资料并整编； 具体为， 收集所研究流域的DEM数据， 流域内各雨量站和水文站的经纬度信息及其相应的降雨量、 径流量、 蒸发量数据； 利用GIS 软件提取流域水系图， 获取流域面积数据， 划分泰森多边形确定各个雨量站的面积权重， 计 算流域的面平均雨量系 列、 相应时段长度的流域出口断面流量系列以及相应时段长度的蒸 发量系列。 3.根据权利要求1所述的考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征 在于： 步骤S1具体为， 根据研究流域水系以及水文站 雨量站网的分布特点， 进 行研究流域的 子流域划分； 每个子流域上分别进 行蒸散发计算、 流域产流计算、 分水源计算和流域汇流计 算， 蒸散发采用两层或三层蒸发模式； 流域产流采用蓄满产流模型进 行计算； 若划分为地面 径流和地下径流两种水源， 则按照稳定下渗率进 行分水源操作； 若划分为地面径流、 壤中流 和地下径流三种水源， 则按照自由水箱进行分水源操作； 每个子流域出 口断面的流量经过 马斯京根法、 线性水库法或滞后演算法汇流到总的流 域出口断面。 4.根据权利要求3所述的考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征 在于： 构建的新安江模型有蒸散发模块、 产流模块、 分水源模块和汇流模块， 蒸散发模块进 行蒸散发计算， 产流模块进行流域产流计算， 分水源模块进 行分水源操作， 汇 流模块进行流 域汇流计算。 5.根据权利要求1所述的考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征 在于： 系数α 和系数β 的限定条件为， 0<β <α <1 α +β ＝1。 6.根据权利要求1所述的考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法， 其特征 在于： 优化 算法为模式搜索法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091277 B 3