基于Sobol方法的新安江模型参数敏感性分析.docx

第 １２卷 第 ２期 ２０１４年 ４月 南 水 北 调 与 水 利 科 技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ ＷａｔｅｒＴｒａｎｓｆｅｒｓａｎｄ ＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１４ ＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１４．０２．００５ 基于 Ｓｏｂｏｌ方法的新安江模型参数敏感性分析 张小丽１，彭 勇１，２，３，徐 炜１，王本德１，王海霞１ （１．大 连理工大学 建设工程学部 水利工程学院 ，辽 宁 大连 １１６０２４； ２．河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 ，南 京 ２１００９８； ３．四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室 ，成 都 ６１００６５） 摘要 ：采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和 输出进行定性和定量的分析 ，有利于模型结构的诊 断 、模 型 参数的识别和模型的应用。现以桓仁水库流域为例 ，使 用 Ｓｏｂｏｌ方 法 ，以 确定性系数 、总水量误差系数 、低 水误差系 数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数 ，分 别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。 结 果 表 明 不同目标函数下参数的敏感性不同 ；Ｓｏｂｏｌ能定量地给出参 数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度 ，适 合于分析 水文模型的参数敏感性。 关键词 ：新 安江模型 ；Ｓｏｂｏｌ方 法 ；敏 感性分析 中图分类号 ：Ｐ３３４．９２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７２－１６８３（２０１４）０２－００２０－０５ ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＸｉｎａｎｊｉａｎｇ ＭｏｄｅｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｕｓｉｎｇＳｏｂｏｌＭｅｔｈｏｄ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｌｉ１ ，ＰＥＮＧ Ｙｏｎｇ１，２，３ ，ＸＵ Ｗｅｉ１ ，ＷＡＮＧＢｅｎ－ｄｅ１ ，ＷＡＮＧ Ｈａｉ－ｘｉａ１ （１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ－ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ ＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ； ３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓａｎｄ ＭｏｕｎｔａｉｎＲｉｖｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｐｕｔｓａｎｄｏｕｔｐｕｔｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｅｌａｎｄｓｙｓｔｅｍｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｎｅｆｉｔｔｈｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ ｍｏｄｅｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，Ｓｏｂｏｌｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｓｉｎｇｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅ Ｈｕａｎｒｅｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃａｔｃｈｍｅｎｔ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｎｄｅｒｒｏｒｃｏ－ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｏｔａｌｗａｔｅｒ，ｌｏｗｆｌｏｗ，ａｎｄｈｉｇｈｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄＳｏｂｏｌｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｆｏｒａｌｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｐａｒａｍｅ－ ｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｘｉｎａｎｊｉａｎｇｍｏｄｅｌ；Ｓｏｂｏｌｍｅｔｈｏｄ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ 敏感性分析是指定性或定量地分析包括模型参数在内 的模型输入对模型输出的影响［１］。 模型参数敏感性分析可 以诊断模型结构 、识别模型关键参数 ，是模型建立和应用的 关键步骤［２］。敏 感性分析可分为局部敏感性分析和全局敏