人类活动加剧干旱区地下水耗竭：以中国河西走廊为例的校准周期特征对水文模型性能与不确定性的影响研究

为解决水文模型校准周期特征对模拟性能的影响问题，研究人员以韩国三大流域为研究对象，通过GR4J和SWAT模型系统分析了校准周期长度（1-20年）和水文条件（干旱/正常/湿润）对模型性能的联合影响。研究发现校准长度对性能提升具有跨流域一致性，而水文条件的影响呈现显著流域依赖性，且模型选择贡献了56.3%的不确定性。该研究为气候变化背景下水资源模型的校准策略提供了重要依据。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱事件频发使得水资源精准监测成为迫切需求。水文模型作为水资源管理的重要工具，其校准过程显著影响模拟可靠性，但校准周期长度与水文条件的交互作用机制尚未明确。韩国Samcheok University-Industry Cooperation Foundation, Kangwon National University的研究团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表研究，通过创新性实验设计揭示了校准周期特征对模型性能的差异化影响。

研究采用GR4J（四参数集总模型）和SWAT（半分布式模型）双模型体系，在韩国安东（AD）、合川（HC）和蟾津江（SJ）三大流域开展对比实验。关键技术包括：1）基于径流干旱指数（SDI）划分干旱/正常/湿润水文条件；2）设置1-20年梯度校准长度；3）采用粒子群优化（PSO）和SUFI-2算法进行参数校准；4）通过方差分析（ANOVA）量化不确定性来源。研究构建187组校准-验证组合，以Kling-Gupta效率（KGE）评估模型性能。

模型性能与校准长度关系

结果显示校准长度延长使验证性能呈对数增长，20年校准期性能较1年期提升19.9%。SWAT平均性能优于GR4J（HC流域高27%），且性能波动更小（标准差降低20%）。

水文条件匹配效应

干旱验证年性能对校准条件最敏感，匹配干旱校准可使KGE提升24.5%。该效应呈现流域特异性：AD和SJ流域性能改善达6.8-19.9%，而HC流域仅0.3%。

不确定性分解

模型选择贡献56.3%不确定性，显著高于校准长度（4.1-8.1%）和水文条件（1.3-22.6%）。值得注意的是，模型不确定性在旱季（2月达69.7%）远高于汛期（8月仅3.1%）。

研究首次证实校准长度的影响具有跨流域普适性，而水文条件效应则依赖流域特性。这一发现为区域水文模型构建提供了重要准则：在干旱敏感区需优先匹配水文条件，而延长校准周期对所有区域均有益。研究强调多模型集成对降低不确定性的必要性，尤其针对气候变化下的干旱预测。团队建议未来研究纳入更多气候带样本和机器学习模型，以进一步验证结论的普适性。论文建立的实验框架为全球水资源脆弱性评估提供了方法论范式。