Page 7 - 《水文》2023年第5期

4 水 文 第43卷

n
表5 水文相似性指标相似元值 n ∑ β q( )
Similar( A，B) = u （8）
Table 5 Similarity element values of hydrological similarity indexes k + r - n i i
i = 1
水文相似 平均 地形 河网分形 土地 土壤 植被 当两个流域采用相同个数、相同的水文相似评定
指标 海拔 指数 维数 利用 类型 覆盖度
相似元值 0.977 0.973 0.903 0.933 0.669 0.999 指标的时候，即公式中的k=r=n，则将公式（8）简化为：
n
u
2.3 水文相似权重的确定 Similar( A，B) = ∑ β q( ) （9）
i
i
由于前面构建的各个流域水文相似性指标对衡量 i = 1
将 所 获 取 的 两 流 域 的 各 指 标 值 和 权 重 代 入
流域相似性的贡献程度有差异，因此必须计算各个指
公式（9），即可计算朱溪流域与游屋圳流域之间的水文
标的重要性值，即权重 。本文采用层次分析法 通
[12]
[15]
相似度（表7）。
过邀请水文领域的专家对图1中的6个小类指标按照
表7 朱溪流域与游屋圳小流域水文相似度值
1～9 的标度方法，进行两两因素间的重要性值比较，
Table 7 Hydrological similarity value between Zhuxi watershed
综合各专家的打分构成比较矩阵（见表 6），并计算出 and Youwuzhen watershed
植被
权重系数β ，经一致性检验均有CR<0.1，说明β 符合要 水文相似 平均 地形 河网分 土地 土壤 覆盖度
i
i
指标
利用
海拔
指数
类型
形维数
求，可用于衡量各指标的重要性，作为各指标在水文相 相似元值 0.977 0.973 0.903 0.933 0.669 0.999
似度评价中的权重值。 权重 0.042 0.252 0.101 0.160 0.064 0.381
相似度 0.950
表6 水文相似性指标重要性比较矩阵
[12]
Table 6 The importance comparison matrix of hydrological 依据流域水文相似度评价标准 判断流域之间的
similarity indicators
相似性程度，可知朱溪流域与游屋圳小流域完全相似。
平均 土壤 河网 土地 地形 植被
指标 β
海拔 类型 分形维数 利用 指数 覆盖度 i 3 流域相似度评估方法的适用性
平均海拔 1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 0.042
土壤类型 2 1 1/2 1/3 1/4 1/5 0.064 基于游屋圳小流域实测资料构建的SWAT模型采
河网分形维数 3 2 1 1/2 1/3 1/4 0.101
用该小流域水文站2013—2017年月径流、泥沙实测数
土地利用 4 3 2 1 1/2 1/3 0.160
地形指数 5 4 3 2 1 1/2 0.252 据作为流域实测值；选取相对误差 Re、决定性系数 R 2
植被覆盖度 6 5 4 3 2 1 0.381
和Nash-Sutcliffe效率系数Ens三个指标来评价模型的
注：λ =6.122；CI=0.024；RI=1.24；CR=0.019。
适用性。构建的游屋圳小流域SWAT模型率定期和验
max
2.4 流域间水文相似度评价 证期的月均流量和月泥沙量模拟效果如图 2、图 3 所
流域 A 中有 k 个水文要素组成，流域 B 由r 个水文 示。一般来说，当 Re<25%，R >0.5 和 Ens>0.5 模拟结
2
[16]
要素组成，系统A、B间存在n个相似水文要素，构成n个 果可以接受。根据已有经验，当Ens>0.75时，可以认为
水文相似元，水文相似元值记为q（ui）。每一水文相似 模型模拟效果好；当 0.36≤Ens≤0.75 时，模拟效果令人
β
元对水文相似系统的相似程度影响权重为β，∈[0，1]， 满意；当Ens<0.36时，模型模拟效果较差 。由于该小
[17]
i
i
2
且∑β =1。则水文相似系统的相似度可以定义为： 流域面积仅有5.29 km ，受野外实测资料准确性的影响，
i

图2 模型月均流量率定期和验证期的模拟效果比较
Fig.2 Calibration and validation results of monthly runoff during 2013—2017