DB5301 T 76-2022 流域水文水质模型构建技术指南.pdf

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1、I C S 0 7.6 0C C S Z 1 0DB5301昆 明 市 地 方 标 准D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 2流 域 水 文 水 质 模 型 构 建 技 术 指 南2 0 2 2-0 7-0 1 发 布 2 0 2 2-0 8-0 1 实 施昆 明 市 市 场 监 督 管 理 局发 布D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 2I目 次前 言.1 范 围.12 规 范 性 引 用 文 件.13 术 语 和 定 义.14 模 型 构 建 和 测 试.14.1 模 型 选 择.24.2 数 据 收 集.24.3 数 据 核 查 与 优 化.24.4 数 据 日 志.

2、34.5 模 型 构 建.34.6 模 型 测 试.45 参 数 率 定 和 验 证.45.1 时 间 要 求.45.2 一 般 步 骤.45.3 评 价 标 准.46 模 型 分 析、应 用 及 维 护.46.1 模 型 分 析.46.2 模 型 应 用.56.3 模 型 维 护.57 成 果 编 制 与 验 收.57.1 一 般 规 定.57.2 专 题 报 告.57.3 模 型 附 件.57.4 验 收 内 容.5附 录 A（资 料 性）专 题 报 告 篇 章 安 排.6附 录 B（资 料 性）模 型 附 件 内 容.7D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 2I I I前 言本

3、 文 件 按 照 G B/T 1.1 2 0 2 0 标 准 化 工 作 导 则 第 1 部 分：标 准 化 文 件 的 结 构 和 起 草 规 则 给 出 的 规则 起 草。请 注 意 本 文 件 的 某 些 内 容 可 能 涉 及 专 利。本 文 件 的 发 布 机 构 不 承 担 识 别 专 利 的 责 任。本 文 件 由 昆 明 市 生 态 环 境 局 提 出。本 文 件 由 昆 明 市 生 态 环 境 科 学 研 究 院 归 口。本 文 件 主 要 起 草 单 位：昆 明 市 生 态 环 境 科 学 研 究 院。本 文 件 主 要 起 草 人：吴 雪、何 佳、支 国 强、周 鸿 斌、

4、朱 启 凤、张 英、杨 艳、邓 伟 明、范 力、邵 智、贾 付 权、施 政 庭、付 丽 萍、张 帆。D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 21流 域 水 文 水 质 模 型 构 建 技 术 指 南1 范 围本 文 件 对 流 域 水 文 水 质 模 型 构 建 和 测 试，参 数 率 定 和 模 型 验 证，模 型 分 析、应 用 及 维 护，成 果 编 制以 及 模 型 验 收 等 做 出 了 规 定。本 文 件 适 用 于 流 域 水 文 水 质 模 型 构 建 及 应 用。2 规 范 性 引 用 文 件下 列 文 件 中 的 内 容 通 过 文 中 的 规 范 性 引 用 而

5、构 成 本 文 件 必 不 可 少 的 条 款。其 中，注 日 期 的 引 用 文 件，仅 该 日 期 对 应 的 版 本 适 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 单）适 用 于 本文 件。G B/T 2 1 0 1 0 土 地 利 用 现 状 分 类G B/T 3 5 2 2 1 地 面 气 象 观 测 规 范G B 5 0 1 7 9 河 流 流 量 测 验 规 范C H/T 1 0 1 5.2-2 0 0 7 基 础 地 理 信 息 数 字 产 品 1:1 0 0 0 0 1:5 0 0 0 0 生 产 技 术 规 程

6、第 2 部 分:数 字 高 程 模型(D E M)H J/T 9 1 地 表 水 和 污 水 监 测 技 术 规 范H J 7 2 4 环 境 基 础 空 间 数 据 加 工 处 理 技 术 规 范3 术 语 和 定 义下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本 文 件。3.1经 验 模 型基 于 观 测 数 据 之 间 相 关 关 系 建 立 的、可 用 于 预 测 模 拟 对 象 行 为 的 模 型，但 这 些 相 关 关 系 不 一 定 反 映模 拟 对 象 的 内 在 机 理。3.2机 理 模 型基 于 对 模 拟 对 象 物 理、化 学、生 物 等 过 程 的 认 识 建 立 的 模

7、 型，可 定 量 表 征 模 拟 对 象 行 为 与 内 在 机 理之 间 的 因 果 关 系。3.3流 域 水 文 水 质 模 型模 拟 流 域 内 降 雨 径 流 的 形 成 和 污 染 物 随 降 雨 径 流 迁 移 转 化 过 程，可 定 量 表 征 流 域 内 径 流 和 水 质 变 化过 程 的 机 理 模 型。4 模 型 构 建 和 测 试D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 224.1 模 型 选 择4.1.1 根 据 模 拟 区 域 特 征 和 实 际 情 况 选 择 合 适 的 模 型 工 具：a)滇 池 流 域 模 型 工 具 需 具 备 城 市 区 域 模 拟

8、 和 非 城 市 区 域 模 拟 的 能 力，或 采 用 两 种 及 以 上 的 建 模 工具 分 别 构 建；b)滇 池 流 域 以 外 的 普 渡 河、牛 栏 江、南 盘 江 等 流 域 需 采 用 非 城 市 区 域 模 拟 能 力 较 强 的 模 型 工 具。4.1.2 选 用 的 模 型 工 具 应 满 足 下 列 条 件：a)流 域 水 文 水 质 模 拟 输 入、输 出 数 据 的 编 辑；b)流 域 水 文 过 程 模 拟 和 污 染 负 荷 迁 移 模 拟 的 计 算 模 块；c)流 域 水 文 水 质 模 型 参 数 率 定、验 证 和 评 价 功 能。4.2 数 据 收

9、集4.2.1 地 形 数 据宜 收 集 符 合 C H/T 1 0 1 5.2-2 0 0 7 要 求 的 数 字 高 程 模 型 数 据，流 域 模 型 使 用 的 数 字 高 程 模 型 空 间 分 辨 率不 低 于 3 0 m；若 无 法 直 接 获 取 时，可 通 过 地 理 空 间 数 据 云 获 取。4.2.2 土 地 利 用 数 据宜 收 集 最 新 的 土 地 利 用 调 查 数 据，流 域 模 型 使 用 的 土 地 利 用 数 据 精 度 不 低 于 1:2 5 0 0 0 0；若 无 法 直接 获 取 时，可 采 用 高 分 辨 率 卫 星 影 像 数 据 解 译 获 取

10、，土 地 利 用 分 类 需 结 合 G B/T 2 1 0 1 0 和 模 型 数 据 要 求 开展。4.2.3 土 壤 数 据宜 收 集 中 国 土 壤 数 据 库 中 涉 及 建 模 区 域 的 土 壤 类 型 及 其 相 关 参 数，现 阶 段 土 壤 数 据 空 间 精 度 以 实 际获 取 的 数 据 精 度 为 准；若 无 法 直 接 获 取 时，需 开 展 相 关 野 外 抽 样 调 查 获 取。4.2.4 气 象 数 据应 收 集 符 合 G B/T 3 5 2 2 1 要 求 的 数 据，气 象 数 据 时 间 精 度 宜 不 低 于 日 尺 度；流 域 内 降 雨 空 间

11、 分 布 存 在较 大 差 异 且 有 多 个 气 象 站 点 时，宜 将 所 有 气 象 站 点 观 测 数 据 纳 入 数 据 收 集 范 围。4.2.5 水 文、水 质 数 据宜 收 集 流 域 内 已 有 监 测 站 点 历 史 数 据，河 流 流 量 数 据 应 符 合 G B 5 0 1 7 9 的 要 求，水 质 监 测 数 据 应 符 合H J/T 9 1 的 要 求；流 量 数 据 时 间 精 度 不 宜 低 于 日 尺 度，水 质 数 据 时 间 精 度 不 宜 低 于 月 尺 度。4.2.6 污 染 源 数 据宜 收 集 流 域 内 已 有 的 污 染 源 普 查 数 据

12、、环 境 统 计 数 据 或 历 史 监 测 数 据；若 无 法 直 接 获 取 时，可 查 阅相 关 资 料 或 开 展 现 场 调 查 获 取。4.2.7 其 他 数 据建 模 区 域 内 存 在 对 自 然 径 流 有 显 著 影 响 的 水 利 水 电 工 程 时，还 需 收 集 工 程 相 关 基 础 数 据。4.3 数 据 核 查 与 优 化4.3.1 对 原 始 数 据 进 行 核 查，对 数 据 缺 失 和 可 疑 情 况，通 过 走 访 相 关 部 门 增 补 和 修 正 数 据，确 保 数 据代 表 性 和 一 致 性。D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 234

13、.3.2 空 间 数 据 采 用 统 一 的 平 面 坐 标 和 高 程 基 准，平 面 坐 标 系 统 采 用 W G S 8 4 或 C G C S 2 0 0 0，高 程 基准 采 用 1 9 8 5 国 家 高 程 基 准。空 间 数 据 处 理 参 考 H J 7 2 4 的 要 求。4.4 数 据 日 志建 立 数 据 日 志，载 明 数 据 来 源，以 及 修 改、增 补、删 减 的 信 息，便 于 进 行 数 据 追 溯。4.5 模 型 构 建4.5.1 模 型 构 建 包 含 以 下 内 容：a)子 流 域 划 分；b)模 型 响 应 单 元 确 定；c)数 据 录 入；d)

14、模 型 编 辑；e)模 型 测 试；f)参 数 选 择；g)模 型 参 数 率 定 与 验 证。4.5.2 模 型 构 建 基 本 程 序 见 图 1。注：图1 中“*”为必选项，“#”为可选项。图 1 模 型 构 建 基 本 程 序D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 244.6 模 型 测 试根 据 模 型 应 用 目 的，选 择 合 适 的 测 试 时 间 段 进 行 模 型 测 试，模 型 测 试 时 间 段 至 少 包 含 1 个 完 整 的 水文 年。5 参 数 率 定 和 验 证5.1 时 间 要 求模 型 参 数 率 定 和 验 证 应 采 用 独 立 的 实 测 数

15、 据，用 于 模 型 参 数 率 定 数 据 时 间 至 少 为 3 年，用 于 模 型 验证 的 数 据 时 间 至 少 为 1 年。5.2 一 般 步 骤参 数 率 定 和 模 型 验 证 按 下 列 步 骤 进 行：a)对 获 得 的 实 测 数 据 资 料 适 用 性 进 行 评 估，选 取 可 用 作 模 型 率 定 的 实 测 数 据；b)采 用 一 套 或 多 套 独 立 的 实 测 数 据 集 进 行 参 数 率 定，比 较 模 型 计 算 结 果 与 实 测 数 据，合 理 调 整 模型 中 参 数，使 模 型 结 果 与 实 测 数 据 满 足 参 数 率 定 标 准；c)

16、采 用 另 外 一 套 或 多 套 独 立 的 实 测 数 据 集 进 行 模 型 验 证，评 估 实 测 数 据 与 模 型 计 算 结 果 的 拟 合 程度 是 否 满 足 模 型 验 证 标 准；d)出 具 报 告 说 明 评 估 结 果 及 所 有 的 模 型 修 改。5.3 评 价 标 准5.3.1 利 用 实 测 数 据 进 行 参 数 率 定 和 模 型 验 证 时，模 拟 结 果 应 能 反 映 实 际 水 文 水 质 状 况，一 般 选 取 纳什 系 数（NSE）作 为 模 型 率 定 的 评 价 指 标。式 中：n：为 观 测 数 据 的 总 数；i：为 观 测 数 据 的

17、 次 序；Qo,i：为 第i 次 观 测 值；Qs,i：为 第 i 次 模 拟 值；：为 观 测 值 的 平 均 值。5.3.2 模 型 率 定 和 验 证 需 符 合 纳 什 系 数（N S E）指 标 要 求：N S E 取 值 范 围 为 负 无 穷 至 1，接 近 于 1 表 示 模 拟 效 果 越 好，模 型 可 信 度 高；N S E 系 数 接 近 于 0 表 示 模 型 模 拟 结 果 接 近 于 观 测 值 的 平 均 值 水 平，总 体 结 果 可 信，但 模 拟过 程 存 在 较 大 误 差；N S E 值 远 远 小 于 0，则 模 型 结 果 是 不 可 信 的，宜

18、将 N S E 0.5 作 为 模 型 率 定 和 验 证 效 果 的 最 低要 求。6 模 型 分 析、应 用 及 维 护6.1 模 型 分 析D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 256.1.1 用 于 分 析 和 应 用 的 模 型，应 通 过 模 型 参 数 率 定 和 验 证。6.1.2 模 型 分 析 内 容 包 括 对 河 道、子 流 域 的 分 析，具 体 内 容 根 据 模 型 应 用 目 的 确 定。6.1.3 模 型 分 析 结 果 可 采 用 专 题 图、时 间 序 列 图、纵 断 面 图、散 点 图、统 计 表 格、统 计 报 告 等 方 式 表达。6.2

19、模 型 应 用6.2.1 模 型 应 用 包 括 但 不 限 于 以 下 3 个 方 面：a)流 域 内 径 流 及 污 染 物 变 化 过 程 模 拟 和 水 文 水 质 状 况 评 估；b)对 流 域 内 不 同 位 置 产 生 的 污 染 物 对 受 纳 水 体 污 染 负 荷 的 贡 献 进 行 定 量 化，指 导 流 域 污 染 物 总 量控 制，提 高 流 域 污 染 治 理 效 率；c)对 流 域 污 染 物 通 量 和 总 量 进 行 动 态 模 拟、水 污 染 预 测 预 报 和 水 质 目 标 管 理。6.2.2 当 模 型 应 用 于 流 域 污 染 物 通 量 和 总

20、量 动 态 模 拟、水 污 染 预 测 预 报 和 水 质 目 标 管 理 时，可 与 智 慧环 境 管 理 系 统 相 结 合。6.3 模 型 维 护6.3.1 建 立 流 域 水 文 水 质 模 型 的 动 态 更 新 机 制，更 新 周 期 一 般 不 少 于 1 个 完 整 的 水 文 年。6.3.2 模 型 数 据 更 新 后，应 及 时 进 行 数 据 备 份。7 成 果 编 制 与 验 收7.1 一 般 规 定7.1.1 成 果 编 制 应 包 括 专 题 报 告 和 模 型 附 件。7.1.2 模 型 成 果 须 通 过 专 家 论 证，并 提 供 明 确 的 验 收 意 见

21、和 验 收 报 告。7.2 专 题 报 告专 题 报 告 包 括 项 目 概 况、资 料 收 集、模 型 构 建 和 测 试、参 数 率 定 和 模 型 验 证、模 型 分 析 和 应 用 等 内容。专 题 报 告 篇 章 安 排，参 见 附 录 A。7.3 模 型 附 件模 型 附 件 包 括 模 型 说 明 文 件 和 模 型 工 程 文 件，可 根 据 需 要 附 加 模 型 数 据 记 录、实 测 数 据 记 录 和 模 型过 程 数 据。模 型 附 件 内 容，参 见 附 录 B。7.4 验 收 内 容7.4.1 模 型 验 收 审 查 的 主 要 内 容 包 括：基 础 数 据 的

22、 完 整 性、准 确 性；边 界 条 件 的 合 理 性、科 学 性；参 数 的 合 理 性、科 学 性；结 果 表 达 的 准 确 性。7.4.2 模 型 基 础 数 据 审 查 内 容 包 括 但 不 限 于：地 形 数 据 的 合 理 性，土 地 利 用 数 据 的 合 理 性，土 壤 数 据的 合 理 性，气 象 数 据 的 合 理 性，流 域 划 分 合 理 性 等。7.4.3 模 型 参 数 审 查 主 要 对 模 型 结 构 和 参 数 的 选 择 合 理 性 进 行 审 查。7.4.4 模 拟 结 果 表 达 应 直 观、准 确，并 满 足 项 目 要 求。D B 5 3 0

23、1/T 7 6 2 0 2 26附 录 A（资 料 性）专 题 报 告 篇 章 安 排A.1 项 目 概 况A.1.1 项 目 背 景 和 模 型 目 标。A.1.2 模 型 类 型 和 模 型 适 用 条 件。A.1.3 流 域 概 况、汇 水 区 划 分、地 形 地 貌、流 域 污 染 现 状 等 情 况 描 述。A.1.4 技 术 路 线 图。A.2 资 料 收 集A.2.1 数 据 收 集，包 括 数 据 清 单、各 项 数 据 来 源 和 收 集 日 期、数 据 库 字 段 说 明 及 数 据 对 照 表。A.2.2 数 据 核 查 与 优 化。A.3 模 型 构 建 和 测 试A.

24、3.1 模 型 结 构 确 定。A.3.2 数 据 检 查、数 据 标 签 设 置、缺 失 数 据 推 断。A.3.3 模 型 简 化 说 明。A.3.4 模 型 参 数 设 置。A.3.5 模 型 稳 定 性 测 试。A.3.6 参 数 率 定 和 模 型 验 证。A.3.7 模 型 率 定 和 验 证 标 准 说 明。A.3.8 结 果 比 较 及 模 型 调 整 说 明。A.4 模 型 分 析 和 应 用A.4.1 模 型 分 析。A.4.2 模 型 应 用。A.4.3 模 型 维 护。D B 5 3 0 1/T 7 6 2 0 2 27附 录 B（资 料 性）模 型 附 件 内 容B.

25、1 模 型 说 明 文 件模 型 说 明 文 件 包 括 数 据 成 果 说 明 及 清 单 索 引，水 文、水 质 模 型 及 参 数 取 值 说 明，模 拟 方 案 说 明 等。B.2 模 型 工 程 文 件模 型 工 程 文 件 包 括 模 型 网 络、时 间 序 列 数 据、模 型 运 行 结 果、其 他 模 型 文 件 等。B.3 模 型 数 据 记 录模 型 数 据 记 录 包 括 系 统 原 始 数 据 记 录、修 改 增 补 数 据 记 录、模 型 参 数 设 置 表、时 间 序 列 数 据 表、其他 数 据 记 录 等。B.4 实 测 数 据 记 录（可 选）实 测 数 据 记 录 包 含 评 估 或 研 究 的 水 体 水 文 观 测 数 据 记 录、水 体 水 质 监 测 数 据 记 录、其 他 实 测 数 据 记录 等。B.5 模 型 过 程 与 结 果 数 据（可 选）模 型 过 程 与 结 果 数 据 包 括 率 定 过 程 和 结 果 数 据、验 证 过 程 和 结 果 数 据、分 析 过 程 和 结 果 数 据 等 内 容。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _