《Environmental Modelling & Software》：Data-Driven Parameterization of SWAT+ Reservoir Module Without Access to Operation Rules
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水库参数优化与SWAT+模型性能提升研究。通过模拟退火算法基于观测放流数据优化Cedar Creek水库模块参数，显著提升出流量（+163.7%）、库容（+588.2%）和蒸发量（+85.3%）的模拟精度（KGE达0.63-0.83），验证了数据驱动方法在缺乏水库操作规则时的有效性，为缺数据地区的水资源规划提供新思路。
S. Sreeraj | P. Athira | Kristin Peters | Jens Kiesel
印度理工学院帕拉卡德分校土木工程系，印度喀拉拉邦帕拉卡德
摘要
水库在水资源工程中起着关键作用，但在水文模型中对其进行模拟时，常常受到缺乏运行规则数据的限制。本研究提出了一种数据驱动的方法，利用模拟退火算法对基于过程的SWAT+水文模型中的水库模块进行参数化，因为关于水库运行的信息不足。仅使用观测到的流量时间序列、关键的水库决策表条目和水文参数，对Cedar Creek水库（美国）进行了优化。与默认参数化相比，该方法显著提高了模型预测的出流量（+163.7%，KGE = 0.72）、蓄水量（+588.2%，KGE = 0.83）和蒸发量（+85.3%，KGE = 0.63）。结果表明，即使没有水库运行规则，这种数据驱动的方法也能实现准确的SWAT+模拟，从而支持其在数据稀缺情况下的水文工程和水资源规划中的应用。
章节摘录
软件和数据可用性
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使用的软件：SWAT+，水库优化模块
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开发者：Sreeraj Sreenivas
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编程语言：R Studio
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研究中使用了开源数据
研究区域
Cedar Creek流域位于德克萨斯州中北部达拉斯市东南部。该流域的集水面积为2692平方公里（图1）。Cedar Creek属于Trinity河流域，最终流入墨西哥湾。Cedar Creek流域的主要土地利用类型为牧场（65%）（图2），森林覆盖了12%的面积，主要集中在东南部地区，城市和住宅用地占8%，耕地占5%。
方法论
本研究采用的方法论如图3所示，主要包括两个关键部分：（1）Cedar Creek水库的入流模拟；（2）Cedar Creek水库SWAT+模块的校准。由于Cedar Creek水库下游缺乏流量监测数据，采用这种两阶段方法是必要的，因为传统的水量校准方法在这种情况下不够准确。
模型在两个上游监测点的敏感性分析
表2显示了渠道15和31的全球敏感性分析结果及其p值。对于这两个子流域，关键的地表径流参数（如cn3_swf（基于土壤含水量的曲线数调整）和cn2（平均条件下的曲线数）表现出较高的敏感性，这表明它们在确定受土地利用、土壤类型和前期土壤湿度影响的径流潜力方面起着重要作用。
结论
水库影响流域的水文模拟可靠性取决于水文模型能否准确反映水库的运行政策。在许多流域中，水库运行政策的可用性是一个限制因素。本研究探讨了SWAT+模型在Cedar Creek流域水文模拟中考虑水库运行政策的能力。
CRediT作者贡献声明
Jens Kiesel：撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。
Kristin Peters：撰写、审稿与编辑、方法论、概念构思。
Athira P：撰写、审稿与编辑、监督、资源获取、概念构思。
S. Sreeraj：撰写初稿、可视化、验证、方法论研究、数据分析、数据整理、概念构思。
未引用的参考文献
Abbaspour, n.d.; Esri,; Gassman et al., 2022; Gupta et al., 2009; Ikhar et al., 2018; Jain, 2012; Karambiri et al., 2011; Plummer, n.d.; Johnson et al., 1991; SWAT文献数据库; Tezel et al., 2025; Tumsa et al., 2022.
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
