水流模型校准

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水流模型校准

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在实际模型应用中,无论做多少实际测量,或已如何彻底了解场地条件特征,模型输入参数都不能完全确定,用最初制订的模型结构和输入参数进行模拟极少能满意地再现观测得到的条件。所以建立地下水模型的重要工作之一就是使用现场测得的水位、水量信息对模型进行校准和验证,在合理范围内反复调整模型结构和参数,只有当模型的可靠性得到充分验证后,方可使用此模型进行更深入的工作。即使经历了充分的现场调查和模型修正,地下水预测模拟仍会存在一定程度的不确定性。如果预报结果对规划和设计有重要意义,必须对模型的不确定性予以分析,从而评估模型预测结果的可靠性。

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模型正演过程示意图

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模型反演过程示意图

模型校准是以降低模型计算结果和观测数据之间残差为目的而进行的参数调整,使模型能够在校准期准确再现系统真实行为。模型校准又称为模型识别、参数估计、参数识别,是模型构建之后,调整模型参数,使模型预测结果与观测数据吻合的过程。模型校准或反演模拟的实现,可以用人工试错法反复调整正演模型中指定的输入参数,或者用专门为参数识别而设计的计算程序。后一类型的计算程序通常称为反演程序。

大量材料说明,模型校准是一个非唯一性的过程。许多参数组合可能显著不同,但能够提供与水位观测值同等合理匹配的模拟结果。非唯一性问题是模型校准及预测的根本难题,根本的解决办法只有获取更多类型的实地数据和更准确的参数范围。因此,条件允许的情况下,校准后的模型还需要选择水文地质参数值、汇源项、边界条件等在一定校准的时间段(稳态流或非稳定流)对野外条件进行拟合,这一过程称为模型验证。由于用来校正模型的数据有限,模型验证与模型校准的界限常常会发生模糊,需在工作中根据实际情况实时调整。