ICS07.60

CCSZ10

DB5301

昆明市地方標(biāo)準(zhǔn)

DB5301/T76—2022

流域水文水質(zhì)模型構(gòu)建技術(shù)指南

2022-07-01發(fā)布2022-08-01實(shí)施

昆明市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB5301/T76—2022

目??次

前??言...............................................................................................................................................................Ⅲ

1范圍...................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...............................................................................................................................................1

3術(shù)語和定義.......................................................................................................................................................1

4模型構(gòu)建和測試...............................................................................................................................................1

4.1模型選擇...................................................................................................................................................2

4.2數(shù)據(jù)收集...................................................................................................................................................2

4.3數(shù)據(jù)核查與優(yōu)化.......................................................................................................................................2

4.4數(shù)據(jù)日志...................................................................................................................................................3

4.5模型構(gòu)建...................................................................................................................................................3

4.6模型測試...................................................................................................................................................4

5參數(shù)率定和驗(yàn)證...............................................................................................................................................4

5.1時(shí)間要求...................................................................................................................................................4

5.2一般步驟...................................................................................................................................................4

5.3評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)...................................................................................................................................................4

6模型分析、應(yīng)用及維護(hù)...................................................................................................................................4

6.1模型分析...................................................................................................................................................4

6.2模型應(yīng)用...................................................................................................................................................5

6.3模型維護(hù)...................................................................................................................................................5

7成果編制與驗(yàn)收...............................................................................................................................................5

7.1一般規(guī)定...................................................................................................................................................5

7.2專題報(bào)告...................................................................................................................................................5

7.3模型附件...................................................................................................................................................5

7.4驗(yàn)收內(nèi)容...................................................................................................................................................5

附錄A（資料性）專題報(bào)告篇章安排..........................................................................................................6

附錄B（資料性）模型附件內(nèi)容..................................................................................................................7

I

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前??言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)

則起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由昆明市生態(tài)環(huán)境局提出。

本文件由昆明市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院歸口。

本文件主要起草單位：昆明市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院。

本文件主要起草人：吳雪、何佳、支國強(qiáng)、周鴻斌、朱啟鳳、張英、楊艷、鄧偉明、范力、邵智、

賈付權(quán)、施政庭、付麗萍、張帆。

III

DB5301/T76—2022

流域水文水質(zhì)模型構(gòu)建技術(shù)指南

1范圍

本文件對流域水文水質(zhì)模型構(gòu)建和測試，參數(shù)率定和模型驗(yàn)證，模型分析、應(yīng)用及維護(hù)，成果編制

以及模型驗(yàn)收等做出了規(guī)定。

本文件適用于流域水文水質(zhì)模型構(gòu)建及應(yīng)用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T21010土地利用現(xiàn)狀分類

GB/T35221地面氣象觀測規(guī)范

GB50179河流流量測驗(yàn)規(guī)范

CH/T1015.2-2007基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1:100001:50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第2部分:數(shù)字高程模

型(DEM)

HJ/T91地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

HJ724環(huán)境基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)加工處理技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

基于觀測數(shù)據(jù)之間相關(guān)關(guān)系建立的、可用于預(yù)測模擬對象行為的模型，但這些相關(guān)關(guān)系不一定反映

模擬對象的內(nèi)在機(jī)理。

3.2

機(jī)理模型

基于對模擬對象物理、化學(xué)、生物等過程的認(rèn)識建立的模型，可定量表征模擬對象行為與內(nèi)在機(jī)理

之間的因果關(guān)系。

3.3

流域水文水質(zhì)模型

模擬流域內(nèi)降雨徑流的形成和污染物隨降雨徑流遷移轉(zhuǎn)化過程，可定量表征流域內(nèi)徑流和水質(zhì)變化

過程的機(jī)理模型。

4模型構(gòu)建和測試

1

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4.1模型選擇

4.1.1根據(jù)模擬區(qū)域特征和實(shí)際情況選擇合適的模型工具：

a)滇池流域模型工具需具備城市區(qū)域模擬和非城市區(qū)域模擬的能力，或采用兩種及以上的建模工

具分別構(gòu)建；

b)滇池流域以外的普渡河、牛欄江、南盤江等流域需采用非城市區(qū)域模擬能力較強(qiáng)的模型工具。

4.1.2選用的模型工具應(yīng)滿足下列條件：

a)流域水文水質(zhì)模擬輸入、輸出數(shù)據(jù)的編輯；

b)流域水文過程模擬和污染負(fù)荷遷移模擬的計(jì)算模塊；

c)流域水文水質(zhì)模型參數(shù)率定、驗(yàn)證和評價(jià)功能。

4.2數(shù)據(jù)收集

4.2.1地形數(shù)據(jù)

宜收集符合CH/T1015.2-2007要求的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，流域模型使用的數(shù)字高程模型空間分辨率

不低于30m；若無法直接獲取時(shí)，可通過地理空間數(shù)據(jù)云獲取。

4.2.2土地利用數(shù)據(jù)

宜收集最新的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，流域模型使用的土地利用數(shù)據(jù)精度不低于1:250000；若無法直

接獲取時(shí)，可采用高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)解譯獲取，土地利用分類需結(jié)合GB/T21010和模型數(shù)據(jù)要求開

展。

4.2.3土壤數(shù)據(jù)

宜收集中國土壤數(shù)據(jù)庫中涉及建模區(qū)域的土壤類型及其相關(guān)參數(shù)，現(xiàn)階段土壤數(shù)據(jù)空間精度以實(shí)際

獲取的數(shù)據(jù)精度為準(zhǔn)；若無法直接獲取時(shí)，需開展相關(guān)野外抽樣調(diào)查獲取。

4.2.4氣象數(shù)據(jù)

應(yīng)收集符合GB/T35221要求的數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)時(shí)間精度宜不低于日尺度；流域內(nèi)降雨空間分布存在

較大差異且有多個(gè)氣象站點(diǎn)時(shí)，宜將所有氣象站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)收集范圍。

4.2.5水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)

宜收集流域內(nèi)已有監(jiān)測站點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)，河流流量數(shù)據(jù)應(yīng)符合GB50179的要求，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)符合

HJ/T91的要求；流量數(shù)據(jù)時(shí)間精度不宜低于日尺度，水質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)間精度不宜低于月尺度。

4.2.6污染源數(shù)據(jù)

宜收集流域內(nèi)已有的污染源普查數(shù)據(jù)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)；若無法直接獲取時(shí)，可查閱

相關(guān)資料或開展現(xiàn)場調(diào)查獲取。

4.2.7其他數(shù)據(jù)

建模區(qū)域內(nèi)存在對自然徑流有顯著影響的水利水電工程時(shí)，還需收集工程相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.3數(shù)據(jù)核查與優(yōu)化

4.3.1對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核查，對數(shù)據(jù)缺失和可疑情況，通過走訪相關(guān)部門增補(bǔ)和修正數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)

代表性和一致性。

2

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4.3.2空間數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的平面坐標(biāo)和高程基準(zhǔn)，平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用WGS84或CGCS2000，高程基

準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)?？臻g數(shù)據(jù)處理參考HJ724的要求。

4.4數(shù)據(jù)日志

建立數(shù)據(jù)日志，載明數(shù)據(jù)來源，以及修改、增補(bǔ)、刪減的信息，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)追溯。

4.5模型構(gòu)建

4.5.1模型構(gòu)建包含以下內(nèi)容：

a)子流域劃分；

b)模型響應(yīng)單元確定；

c)數(shù)據(jù)錄入；

d)模型編輯；

e)模型測試；

f)參數(shù)選擇；

g)模型參數(shù)率定與驗(yàn)證。

4.5.2模型構(gòu)建基本程序見圖1。

注：圖1中“*”為必選項(xiàng)，“#”為可選項(xiàng)。

圖1模型構(gòu)建基本程序3

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4.6模型測試

根據(jù)模型應(yīng)用目的，選擇合適的測試時(shí)間段進(jìn)行模型測試，模型測試時(shí)間段至少包含1個(gè)完整的水

文年。

5參數(shù)率定和驗(yàn)證

5.1時(shí)間要求

模型參數(shù)率定和驗(yàn)證應(yīng)采用獨(dú)立的實(shí)測數(shù)據(jù)，用于模型參數(shù)率定數(shù)據(jù)時(shí)間至少為3年，用于模型驗(yàn)

證的數(shù)據(jù)時(shí)間至少為1年。

5.2一般步驟

參數(shù)率定和模型驗(yàn)證按下列步驟進(jìn)行：

a)對獲得的實(shí)測數(shù)據(jù)資料適用性進(jìn)行評估，選取可用作模型率定的實(shí)測數(shù)據(jù)；

b)采用一套或多套獨(dú)立的實(shí)測數(shù)據(jù)集進(jìn)行參數(shù)率定，比較模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)，合理調(diào)整模

型中參數(shù)，使模型結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)滿足參數(shù)率定標(biāo)準(zhǔn)；

c)采用另外一套或多套獨(dú)立的實(shí)測數(shù)據(jù)集進(jìn)行模型驗(yàn)證，評估實(shí)測數(shù)據(jù)與模型計(jì)算結(jié)果的擬合程

度是否滿足模型驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)；

d)出具報(bào)告說明評估結(jié)果及所有的模型修改。

5.3評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

5.3.1利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)率定和模型驗(yàn)證時(shí)，模擬結(jié)果應(yīng)能反映實(shí)際水文水質(zhì)狀況，一般選取納

什系數(shù)（NSE）作為模型率定的評價(jià)指標(biāo)。

式中：

n：為觀測數(shù)據(jù)的總數(shù)；

i：為觀測數(shù)據(jù)的次序；

Qo,i：為第i次觀測值；

Qs,i：為第i次模擬值；

：為觀測值的平均值。

5.3.2模型率定和驗(yàn)證需符合納什系數(shù)（NSE）指標(biāo)要求：

——NSE取值范圍為負(fù)無窮至1，接近于1表示模擬效果越好，模型可信度高；

——NSE系數(shù)接近于0表示模型模擬結(jié)果接近于觀測值的平均值水平，總體結(jié)果可信，但模擬

過程存在較大誤差；

——NSE值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0，則模型結(jié)果是不可信的，宜將NSE≥0.5作為模型率定和驗(yàn)證效果的最低

要求。

6模型分析、應(yīng)用及維護(hù)

6.1模型分析

4

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6.1.1用于分析和應(yīng)用的模型，應(yīng)通過模型參數(shù)率定和驗(yàn)證。

6.1.2模型分析內(nèi)容包括對河道、子流域的分析，具體內(nèi)容根據(jù)模型應(yīng)用目的確定。

6.1.3模型分析結(jié)果可采用專題圖、時(shí)間序列圖、縱斷面圖、散點(diǎn)圖、統(tǒng)計(jì)表格、統(tǒng)計(jì)報(bào)告等方式表

達(dá)。

6.2模型應(yīng)用

6.2.1模型應(yīng)用包括但不限于以下3個(gè)方面：

a)流域內(nèi)徑流及污染物變化過程模擬和水文水質(zhì)狀況評估；

b)對流域內(nèi)不同位置產(chǎn)生的污染物對受納水體污染負(fù)荷的貢獻(xiàn)進(jìn)行定量化，指導(dǎo)流域污染物總量

控制，提高流域污染治理效率；

c)對流域污染物通量和總量進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬、水污染預(yù)測預(yù)報(bào)和水質(zhì)目標(biāo)管理。

6.2.2當(dāng)模型應(yīng)用于流域污染物通量和總量動(dòng)態(tài)模擬、水污染預(yù)測預(yù)報(bào)和水質(zhì)目標(biāo)管理時(shí)，可與智慧

環(huán)境管理系統(tǒng)相結(jié)合。

6.3模型維護(hù)

6.3.1建立流域水文水質(zhì)模型的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，更新周期一般不少于1個(gè)完整的水文年。

6.3.2模型數(shù)據(jù)更新后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

7成果編制與驗(yàn)收

7.1一般規(guī)定

7.1.1成果編制應(yīng)包括專題報(bào)告和模型附件。

7.1.2模型成果須通過專家論證，并提供明確的驗(yàn)收意見和驗(yàn)收報(bào)告。

7.2專題報(bào)告

專題報(bào)告包括項(xiàng)目概況、資料收集、模型構(gòu)建和測試、參數(shù)率定和模型驗(yàn)證、模型分析和應(yīng)用等內(nèi)

容。專題報(bào)告篇章安排，參見附錄A。

7.3模型附件

模型附件包括模型說明文件和模型工程文件，可根據(jù)需要附加模型數(shù)據(jù)記錄、實(shí)測數(shù)據(jù)記錄和模型

過程數(shù)據(jù)。模型附件內(nèi)容，參見附錄B。

7.4驗(yàn)收內(nèi)容

7.4.1模型驗(yàn)收審查的主要內(nèi)容包括：

——基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性；

——邊界條件的合理性、科學(xué)性；

——參數(shù)的合理性、科學(xué)性；

——結(jié)果表達(dá)的準(zhǔn)確性。

7.4.2模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)審查內(nèi)容包括但不限于：地形數(shù)據(jù)的合理性，土地利用數(shù)據(jù)的合理性，土壤數(shù)據(jù)

的合理性，氣象數(shù)據(jù)的合理性，流域劃分合理性等。

7.4.3模型參數(shù)審查主要對模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的選擇合理性進(jìn)行審查。

7.4.4模擬結(jié)果表達(dá)應(yīng)直觀、準(zhǔn)確，并滿足項(xiàng)目要求。

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附錄A

（資料性）