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申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要：本发明公开了一种基于贝叶斯模型及多维联合分布的变参数水文模拟方法，包括收集研究流域内的资料；构建考虑植被动态的VIC分布式水文模型；建立贝叶斯层次模型；分段率定水文模型；建立气候、植被与水文模型参数之间的Copula联合分布函数；构建过程模型及层次参数模型，求解随植被变化下不同时期的水文模型参数，进而驱动步骤二的动态植被VIC分布式模型进行水文模拟；本发明通过贝叶斯层次模型先验分布到后验分布的推理过程，实现水文模型参数对植被参数的动态适应性调整，对于提高变化环境下长时序水文模拟的精度及未来水资源的预测具有一定的理论价值和实践意义，为适应植被变化下的水文模拟提供了新方案。

主权项：1.基于贝叶斯模型及多维联合分布的变参数水文模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：收集研究流域内的水文、气候、地形、植被和土壤资料，并按时间序列整理站点数据，按流域矢量范围裁剪空间数据；步骤二：基于步骤一中收集的植被数据，制作逐年的动态植被参数文件，建立VIC分布式水文模型的动态植被数据，并逐年替换VIC分布式水文模型中的植被参数，构建考虑植被动态的水文模型；步骤三：建立贝叶斯层次模型用于估计水文模型的动态水文参数，即通过贝叶斯层次模型估计植被参数与水文模型参数之间的关系，利用该关系推求不同植被状态下的水文模型参数，从而驱动水文模型进行水文模拟；贝叶斯层次模型为四层，第一层是数据模型，第二层是过程模型，第三层和第四层是参数模型；贝叶斯层次模型包括样本信息、似然函数、超先验分布、超先验参数、先验分布、先验参数和后验分布；样本信息指实测的气候、植被和水文资料；似然函数指在使用某一组参数时模拟径流值再现观测径流的概率；超先验分布和超先验参数用于描述植被参数与水文模型参数间的复杂关系；先验分布及先验参数基于超先验信息确定随植被变化的水文模型参数；后验分布是先验信息和似然函数更新后的模型参数；步骤四：分段率定水文模型，获取各时段的水文模型参数，以获取植被参数与水文模型参数关系的超先验分布；将步骤一整理的长时序气候数据和步骤二制作的长时序植被数据，按一定长度划分为多个子时段，在每个子时段上单独驱动并率定VIC分布式水文模型，获得每个子时段上的水文模型参数；步骤五：利用步骤四获取的各子时段水文模型参数，建立气候、植被与水文模型参数之间的Copula联合分布函数来模拟气候、植被对水文模型参数的影响，并作为步骤三中层次模型的超先验信息；步骤六：将步骤五构建好的Copula联合分布函数作为步骤三中的超先验信息用于完善贝叶斯层次模型，构建过程模型及层次参数模型；结合步骤一的气候数据、步骤二的植被数据和完善后的贝叶斯层次模型，建立条件分布，以求解随植被变化下不同时期的水文模型参数，进而驱动步骤二的考虑植被动态的水文模型进行水文模拟，设置迭代次数，多次更新参数，获得率定结果；构建的过程模型及层次参数模型如下： 式中，Qsim为模拟的径流量，fVIC、fcopula1、fcopula2分别代表过程模型和两个构建好的Copula函数关系，都为VIC分布式水文模型的参数，B表示入渗能力形状系数，d2表示第二层土壤厚度，Dsmax表示底层土壤一天内产生基流的最大值，Ds表示当基流非线性增长发生时所占Dsmax的比例，Ws表示基流非线性增长发生时，底层土壤含水量与最大土壤含水量的比值，d3表示第三层土壤厚度；P表示降雨、T表示气温、LAI表示叶面积；为依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的边缘分布参数，为依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的Copula函数参数；为依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的边缘分布参数，为依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的Copula函数参数，为似然函数参数；构建的水文模型参数建模如下： 其中，设置为均匀分布U，其余参数为正态分布N；为第i个参数依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的边缘分布参数的均值；为第i个参数依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的边缘分布参数的方差；为第i个参数依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的边缘分布参数的均值；为第i个参数依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的边缘分布参数的方差；为第i个参数依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的Copula函数参数的均值；为第i个参数依据P、T、LAI、B建立的Copula函数关系的Copula函数参数的方差；为第i个参数依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的Copula函数参数的均值；为第i个参数依据P、T、LAI、d2建立的Copula函数关系的Copula函数参数的方差；为第i个似然函数参数的均值；为第i个似然函数参数的方差。

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百度查询： 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 基于贝叶斯模型及多维联合分布的变参数水文模拟方法