Parameter estimation and uncertainty assessment in hydrological modelling

Roberta-Serena Blasone

Research output: Book/ReportPh.D. thesis

464 Downloads (Pure)

Abstract

En rationel og effektiv vandressourceadministration forudsætter indsigt i og forståelse af de hydrologiske processer samt præcise opgørelser af de tilgængelige vandmængder i både overfladevands- og grundvandsmagasiner. Til det formål er hydrologiske modeller et uomgængeligt værktøj. I de senest 10-20 år er der forsket meget i hydrologiske processer og især i implementeringen af denne viden i numeriske modelsystemer. Dette har ledt til modeller af stigende kompleksitet. Samtidig er en række forskellige teknikker til at estimere modelparametre og til at skønne usikkerheden på modelprædiktioner udviklet og afprøvet på forskelligartede problemstillinger. Omfattende studier er blevet gennemført med disse teknikker ved brug af simple, områdeintegrerede nedbør­afstrømningsmodeller, hvorimod anvendelsen på mere komplekse, distribuerede og integrerede modelsystemer har været mere sparsom. Grunden hertil har været de lange beregningstider og omfattende datakrav, der karakteriserer denne type modeller, og som udgør et stort problem ved rekursiv anvendelse af modellerne. Dertil kommer, at de komplekse modeller sædvanligvis ikke er frit tilgængelige på samme måde som de simple nedbør-afstrømningsmodeller. Hovedsigtet med afhandlingen er at tilføje mere viden og videreudvikle teknikker til parameterestimering og usikkerhedsberegning med fokus på distribuerede, integrerede og fysisk-baserede hydrologiske modeller. I afhandlingens første del præsenteres forskningsområdet bredt. Der gives en introduktion til hydrologisk modellering, modelopsætning og parameterisering, kalibrering og validering samt usikkerhedsberegning. Den anden del af afhandlingen besår af tre forskningsartikler, som udgør det egentlige videnskabelige resultat af ph.d.-studiet. Artikel 1 undersøger og sammenligner anvendeligheden af henholdsvis en lokal og en global optimeringsteknik til estimering af parametre i modeller af stigende kompleksitet. De opnåede resultater har ledt til en metode, som kan kombinere styrkerne af de to metoder, der begge er hyppigt anvendt, således at en mere effektiv kalibrering kan opnås for komplekse modeller. Artikel 2 introducerer en modifikation til én af de mest hyppigt anvendte metoder til kalibrering af hydrologiske modeller, der kan forøge effektiviteten af kalibreringen betydeligt. Den reviderede procedure er afprøvet på simple nedbør-afstrømningsmodeller, men det antages, at den i endnu højere grad vil få betydning for kalibrering af komplekse modeller. Artikel 3 er en afprøvning af denne antagelse på en distribueret, integreret og fysisk-baseret model, og det er i artiklen beskrevet, hvorledes en systematisk og omfattende parameterisering, kalibrering, validering og usikkerhedsanalyse kan implementeres i komplekse modeller.
Original languageEnglish
Place of PublicationKgs. Lyngby
PublisherDTU Environment
Number of pages55
ISBN (Print)9788791855320
Publication statusPublished - Aug 2007

Cite this