Page 102 - 水文预报与水资源优化管理技术

第三章 流域水文建模及预报方法研究

的搜索算法按照一定的寻优规则在参数可行域空间内自动搜索，获得最优或近似
最优参数集。自动搜索算法有效避免了人工试错法的主观性问题，且计算速度有

较大提高。
罗森布尔朗科方法（Rosenbrock），单纯形法（Simplexmethod）、SCE-UA 方

法、遗传算法（GeneticAlgorithm，GA）、粒子群算法（ParticleSwarmOptimization，
PSO）、模拟退火算法（SimulatedAnneling，SA）等都是常用的自动搜索算法。

在水文模型参数率定过程中，一些学者发现仅考虑单一目标的模型参数率定
往往不能充分反映实际水文过程的动力学特征。对此，国内外针对多目标参数率

定展开了大量研究。H.Madsen 提出了基于 SCE 算法的多目标参数率定的自动优
选方法，并通过平衡聚合函数从 SCE 得到的 pareto 解集中确定出单一参数组合；

郭俊等提出了一种多目标文化混合复形差分进化算法用于求解水文模型多目标参
数优选问题；李致家等结合新安江模型参数率定问题建立了单目标全局优化算法

SCE-UA 与多目标算法 NSGA-II 耦合的方法。
国内外研究进展上世纪 50 年代以来，随着人们对流域水文循环各要素演化

规律的探索和研究，水文学家开始结合系统理论的思想，将流域水文循环各要素
视为一个有机的整体，并于 50 年代提出了“流域模型”的概念，标志着水文模

型系统性研究的开始，随之水文学者研究并相继提出了许多著名的概念性水文
模型。

Linsley 和 Crawford 于 1960 年提出了第一个概念性水文模型 Stanford 模型，

该模型耦合了下渗理论、单位线和回归理论；美国国家天气局萨克拉门托预报中
心的 Bernash 以及加利福尼亚州水资源部的 McCuen 于 20 世纪 60 年代末至 70 年

代初研究并完善了萨克拉门托（Sacramento）流域水文模型，该模型采用具有物
理意义的数学方程描述土壤水分的运动特性，模型中每个参数具有明确的物理含

义且根据流域降雨、蒸发、径流等水文观测资料推求；日本国立防灾中心的菅
原正巳于 1961 年提出了水箱模型（Tank），并在随后研究中发展和完善了模型结

构，增加了融雪径流模块，提高了模型适应性；美国环境保护署于 1971 年开发

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