[发明专利]一种改进Nash效率系数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及水文模型的模型效率计算技术领域，特别涉及一种改进Nash效率系数计算方法。

背景技术

水文模型是目前研究流域水循环演变的主要工具。因此，模型模拟效果率定成为模型应用的主要内容。最长用的模型验证方法是Nash效率。该方法主要表示模型模拟值同仅采用平均值作为模拟(平均模型)的相对效果。该方法认为模拟值和观测值方差越小越好。计算公式如下：

其中，NSE表示Nash-Sutcliffe效率系数；Q_sim表示模拟值(m³/s)；Q_obs表示观测值(m³/s)；N表示观测系列长度；表示观测值的平均值(m³/s)；

然而，实际应用表明，Nash效率系数对峰值非常敏感，只要峰值模拟好了，即使低值的模拟效果非常差，整个模拟过程的Nash效率系数也非常高。已有不少研究对Nash系数计算方法进行了改进，如采用观测值不同月份的平均值代替原先的所有观测值平均值。此外，如果实际观测值变动非常剧烈，即平均模型误差非常大，则模型计算效率也会非常好。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种改进Nash效率系数计算方法，它主要从减少峰值权重和降低观测值方差着手，提出一种新的计算方法，它能够减少平均模型的误差，从而提高Nash效率计算精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种改进Nash效率系数计算方法，它采用如下的方法步骤：

(1)将观测流量按一定的要求分成若干组，其要求为各组流量跨度可以一样，也可以不一样；

(2)使用观测流量同流量所在分组的平均值的方差和作为基准校验方差；

(3)使用模拟值同观测值的方差和乘上分组系数作为模拟校验方差；

(4)各模拟数据点的分组系数等于该分组内数据点的个数除以总数据点的个数的比例的n次方，其中n可以人为指定；

(5)改进Nash’效率系数等于1减去模拟校验方差同基准校验方差的比值；

(6)根据上述方法的具体的计算方法如下：

C_gi＝(N_gi/N)ⁿ

其中，NSE'表示改进Nash效率系数；C_gi分组权重系数；N_gi位于某组内的观测数的个数；N所有观测数的总数；n权重指数系数；各分组观测值的平均值。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种改进Nash效率系数计算方法，它主要从减少峰值权重和降低观测值方差着手，提出一种新的计算方法，它能够减少平均模型的误差，从而提高Nash效率计算精度。

附图说明

图1是本发明的具体实施例中观察数据示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明所述的一种改进Nash效率系数计算方法，它采用如下的方法步骤：

(1)将观测流量按一定的要求分成若干组，其要求为各组流量跨度可以一样，也可以不一样；

(2)使用观测流量同流量所在分组的平均值的方差和作为基准校验方差；

(3)使用模拟值同观测值的方差和乘上分组系数作为模拟校验方差；

(4)各模拟数据点的分组系数等于该分组内数据点的个数除以总数据点的个数的比例的n次方，其中n可以人为指定；

(5)改进Nash’效率系数等于1减去模拟校验方差同基准校验方差的比值；

(6)根据上述方法的具体的计算方法如下：

C_gi＝(N_gi/N)ⁿ

其中，NSE'表示改进Nash效率系数；C_gi分组权重系数；N_gi位于某组内的观测数的个数；N所有观测数的总数；n权重指数系数；各分组观测值的平均值。

如图1所示，图1为一观测数据示例图，根据下列的方法来计算：

第一是根据图中的观测数据，对上述观测数据进行分组；

第二是分组间距可以根据实际需要进行人为设定；

第三是根据各分组内的观测数据计算组间平均值