Hydrologic modeling, parameter estimation, and watershed characteristics

James, L. Douglas

doi:10.1016/0022-1694(72)90089-3

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“…Ross (1970) and James (1972) demonstrate significant correlations between certain model parameters and catchment characteristics using the Kentucky Fortran Version of the Stanford Watershed Model IV (Crawford and Linsley, 1966). James (1972) further propose a similar linear regressionbased approach to be used on an ungauged catchment, that is to relate the model parameters to measurable catchment characteristics with a regression function, but does not in his paper engage in predicting streamflow using the parameters assessed from the regressions. Dozens of studies follow this school of thought to predict streamflow in ungauged catchments using relationship found between certain model parameters and catchment descriptors (e.g.…”

Section: Two-step Regressionmentioning

confidence: 99%

A review of regionalisation for continuous streamflow simulation

Bàrdossy

Zehe

2011

Hydrol. Earth Syst. Sci.

196

149

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Abstract. Research on regionalisation in hydrology has been constantly advancing due to the need for prediction of streamflow in ungauged catchments. There are two types of studies that use regionalisation techniques for ungauged catchments. One type estimates parameters of streamflow statistics, flood quantiles in most cases. The other type estimates parameters of a rainfall-runoff model for simulating continuous streamflow or estimates continuous streamflow without using a model. Almost all methods applied to the latter can be applied to the former. This paper reviews all methods that are applied to continuous streamflow estimation for ungauged catchments. We divide them into two general categories: (1) distance-based and (2) regression-based. Methods that fall within each category are reviewed first and followed with a discussion on merits or problems associated with these various methods.

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Section: Two-step Regressionmentioning

confidence: 99%

A review of regionalisation for continuous streamflow simulation

Bàrdossy

Zehe

2011

Hydrol. Earth Syst. Sci.

196

149

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“…It should then be possible to avoid the derivation of parameter values for ungauged basins from regional statistical generalizations, e.g. Nash (1960), James (1972), Natural Environment Research Council (1975).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A physically based, variable contributing area model of basin hydrology / Un modèle à base physique de zone d'appel variable de l'hydrologie du bassin versant

Beven

Kirkby

1979

Hydrological Sciences Bulletin

5,652

1,232

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Abstract.A hydrological forecasting model is presented that attempts to combine the important distributed effects of channel network topology and dynamic contributing areas with the advantages of simple lumped parameter basin models. Quick response flow is predicted from a storage/contributing area relationship derived analytically from the topographic structure of a unit within a basin. Average soil water response is represented by a constant leakage infiltration store and an exponential subsurface water store. A simple non-linear routing procedure related to the link frequency distribution of the channel network completes the model and allows distinct basin sub-units, such as headwater and sideslope areas to be modelled separately. The model parameters are physically based in the sense that they may be determined directly by measurement and the model may be used at ungauged sites. Procedures for applying the model and tests with data from the Crimple Beck basin are described. Using only measured and estimated parameter values, without optimization, the model makes satisfactory predictions of basin response. The modular form of the model structure should allow application over a range of small and medium sized basins while retaining the possibility of including more complex model components when suitable data are available.Un modèle à base physique de zone d'appel variable de l'hydrologie du bassin versant Résumé. On présente un modèle pour la prévision hydrologique ce qui essaie de combiner les effets significatifs de la topologie du réseau des cours et les zones d'appel dynamiques aux avantages des modèles simples de bassin à paramètres composés. L'écoulement à réponse rapide est prévu d'un rapport stockage/zone d'appel qu'on trouve pour analyse de la structure topographique d'un groupe à travers un bassin. La réponse moyenne de l'eau du sol est représentée par un emmagasinement constant d'infiltration par écoulement et un emagasinement exponentiel de l'eau souterraine. On complète le modèle en utilisant un processus simple du cheminement non linéaire ayant rapport à la répartition fréquence de connexion du réseau des cours ce qui permet de modeler séparément des sous-groupes du bassin versant bien distincts, comme par exemple les zones des cours supérieurs et des pentes latérales. Les paramètres du modèle sont à base-physique au sens qu'on peut les déterminer directement en utilisant des mesures, et on peut se servir du modèle aux explacements pas jaugés. On décrit des processus pour l'application du modèle et pour des tests aux données du bassin versant de Crimple Beck. En utilisant des valeurs mesurées et estimées des paramètres seulement, sans optimisation, le modèle donne des estimations assez bonnes de la réponse du bassin. La forme modulaire de la structure du modèle devrait faciliter l'application tout à travers une gamme des basins, petits ou de grandeur moyenne, tout en retenant la possibilité d'y incorporer des composants de modèle plus complexes quand on dispose des données convenables.

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“…James (1972), Jarboe & Haan (1974) and Hughes (1985) investigated methods of estimating the parameters of continuous water yield models from catchment characteristics. All of these studies were limited to single climate and physiographic zones and it is not known whether or not they could be applied elsewhere.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Estimation of the parameters of an isolated event conceptual model from physical catchment characteristics

Hughes

1989

Hydrological Sciences Journal

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There has been a trend in recent years towards the development and popularity of physically-based deterministic models. However, the application of such models is not without difficulties. This paper investigates the usefulness of a conceptual single-event model for simulating floods from catchments covering a wide variety of climatic and physiographic areas. The model has been calibrated on a group of catchments and the calibrated parameter values related to physical catchment indices. The resulting quantitative relationships are assessed with respect to their value for estimating the parameter values of the model when calibration is not possible. The results indicate that the technique is likely to provide flood estimations for medium sized catchments (5-150 km 2 ) that are more reliable than several flood estimation methods currently in use in South Africa. Estimation des paramètres d'un modèle conceptuel pour une événement isolé d'après les caractéristiques d'un bassin physiqueRésumé Ces dernières années ont vu une tendance vers le développement et la popularité des modèles déterministes à bases physiques. Cependant, l'application de tels modèles n'est pas sans présenter quelques difficultés. Cet article cherche les possibilités d'utilisation d'un modèle conceptuel pour un événement isolé pour simuler les crues provenant des bassins qui couvrent une grande variété de zones climatiques et physiographiques. Le modèle a été calibré sur un groupe de bassins et les valeurs paramétriques calibrées ont été apparentées aux indices physiques des bassins. Les relations quantitatives en résultant sont étudiées selon leur valeur pour estimer les valeurs des paramètres du modèle quand la calibration n'est pas possible. Les résultats indiquent que la technique doit pouvoir donner des estimations de débits de crues pour des bassins de taille moyenne (de 5 km 2 à 150 km 2 ) qui sont plus fiables que plusieurs méthodes d'estimation de débits de crues couramment utilisées en Afrique du Sud.

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Hydrologic modeling, parameter estimation, and watershed characteristics

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A review of regionalisation for continuous streamflow simulation

A review of regionalisation for continuous streamflow simulation

A physically based, variable contributing area model of basin hydrology / Un modèle à base physique de zone d'appel variable de l'hydrologie du bassin versant

Estimation of the parameters of an isolated event conceptual model from physical catchment characteristics

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