6新安江模型汇总.ppt

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6,新安江模型,2018/11/1,2,目录,1.,概述,2.,二水源新安江模型,3.,三水源新安江模型,4.,新安江模型的改进,5.,新安江模型的应用,2018/11/1,3,1,、概述,新安江模型简介,一、新安江流域水文模型系列,新安江模型是华东水利学院,（河海大学）,水文系,1973,年对新安江水,库作入库流量预报时提出来的，是一个,分块式,的,概念性,流域降雨径流模,型。

可以用于湿润地区和半湿润地区的湿润季节。

最初的新安江模型：

二水源模型,地表径流,、,地下径流,；,编制新,安江入库洪水预报方案,80,年代初：

三水源模型,地面径流,、,壤中流,、,地下径流,（引入了,萨克拉门托模型与水箱模型中的用线性水库函数划分水源的概念）；,1984,1986,年：

提出四水源模型,地面径流,、,壤中流,、,快速地下,径流,、,慢速地下径流,。

之后，其它改进。

2018/11/1,4,二、模型的总结构,小流域,集总模型,大面积流域,分块模型,分块模型把流域分成许多块单元流域，对每个单元流,域做产汇流计算，可以得到单元流域的出口流量过程。

再,进行出口一下的河道洪水演算，并得流域的流量过程。

把,每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出,流过程。

划分单元的目的：

处理降雨分布的不均匀性,（,用面雨,量带来面积均化,）,；其次是下垫面条件变化,（,水库等,）,。

因,此,:

?

单元流域面积要适中，使得在每块面积上降雨比较均匀，并有一定数,目的雨量站；,（,泰森多边形,）,?

其次，尽可能是单元流域与自然流域相一致；若流域中有大中型水库，,则水库以上的集水面积即可作为一个单元流域。

2018/11/1,5,ThiessenPolygons,D,A,C,B,E,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,测站,a,i,（%）,A,24,B,21,C,37,D,8,E,10,合计,100,RainfallAveragingMethods,2018/11/1,6,2018/11/1,7,模型结构,为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响，,新安江模型的结构设计为分散性的，分为：

蒸散发计算，,产流计算，分水源计算和汇流计算四个层次结构。

层次,1,层,2,层,3,层,4,层,功能,蒸发,计算,产流,计算,水源划分,汇流计算,二水源,三水源,坡面汇流,河道汇流,方法,三层,模型,蓄满,产流,稳定下,渗率,自由水,水库,单位线或线性水,库或滞后演算法,马斯京根法或滞,后演算法,参数,KC,UM,LM,C,WM,B,IM,FC,SM,EX,KG,KI,UH,或,CS,CI,CG,KE,XE,或,L,2018/11/1,8,2,、二水源新安江模型,一、二水源新安江模型基本结构,（,状态变量（模型参数）,）,降雨,P,蒸发皿蒸发,EI,透水面积,土壤湿度,W,上层,WU,下层,WL,深层,WD,径流,R,EU,EL,ED,蒸散发,E,WUM,WLM,C,不透水面积,IMP,WM,B,地面径流,RS,地下径流,RG,FC,地面径,流过程,地下径,流过程,单元流域,出流过程,UH,KKG,KE,XE,径流,R,2018/11/1,9,二、二水源新安江模型的微结构,

（一）用超蓄产流（即“蓄满产流”）模型计算总径流,R,、地表径流,RS,及地下径流,RG,（,1,）超蓄产流模型概念,超蓄产流模型是目前我国湿润地区的主要产流模型。

“蓄满”，指含气层的土壤含水量达到田间持水量，而非土壤完全,饱和；,“超蓄产流”指土壤达到田间持水量以前不产流，所有降雨都被土,壤吸收，成为薄膜水和张力水；而在土壤达到田间持水量以后，所,有降雨（除去同期蒸发）都产流。

这时土壤的下渗能力为稳定下渗,率，稳定下渗量,FC,补充地下水，形成地下径流，而超渗的部分则形,成地表径流。

与“超渗产流”模型的区别：

“超蓄产流”模型先计算,R,，在分成,RS,、,RG,；,“,超渗产流”模型先计算,RS,、,RG,，再合成,R,。

2018/11/1,10,（,2,）超蓄产流模型的结构,a,）点模型,以含气层缺水量为控制条件，就流域中某点而言：

时段初末的土壤含水量,时段产流量,时段蒸散发量,时段降雨量,式中,蓄满后,蓄满前,:

WW,WW,:

R,:

E,:

P,:

1）,-,（6,R,E,P,:

WW,WW,E,P,:

2,1,1,2,?

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2018/11/1,11,b,）流域蓄水容量曲线（超蓄产流模型的核心）,时段稳定下渗量,即,中,式,:

FC,2）,-,（6,FC,-,E,-,P,RG,-,R,RS,FC,RG,RG,RS,R,）,1,6,（,?

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WWM,：

流域蓄水容量,WWMM:

流域最大蓄水容量,WM,：

流域平均蓄水容量,2018/11/1,12,利用流域蓄水容量曲线计算产流量（右图）：

W,：

流域原有蓄水量，相应纵标,A,W,分布：

（f/F）,A,左边蓄满，右边未蓄满，,假定按水平分布。

以此时段为基础：

降雨,P,，蒸散发,E,，径流量,R,，损失量,L,满足如下水量平衡关系（超蓄产流方程）：

3）,-,（6,）,W,W,（,）,E,P,（,R,1,2,?

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大量资料表明，,WWM,f/F,有如下关系：

4）,-,（6,）,WWMM,WWM,1,（,1,F,f,）,WWMM,WWM,1,（,F,f,1,B,B,?

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或,2018/11/1,13,则：

6）,-,（6,）,WM,W,-,（1,-,1,WWMM,A,dWWM,）,WWMM,WWM,1,（,dWWM,）,F,f,1,（,W,:

5）,-,（6,B,1,WWMM,）,F,/,f,（,WWMd,WM,B,1,1,A,0,A,0,1,0,?

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对纵坐标积分,c,）流域产流计算,P,E0,时，产流，否则不产流,，产流时：

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7）,-,（6,A）/WWMM,E,-,（P,-,1,WM,-,W）,-,（WM,-,E,-,P,R,WWMM,A,E,P,W,WM,E,P,R,WWMM,A,E,P,B,?

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1,:

）,（,:

时,时,产流计算特点：

雨强对产量无影响，产流量取决于,P,E,与,W,。

2018/11/1,14,模型参数：

WM,与,B,WM,：

流域干燥时的缺水量，代表,流域干旱情况，气候因素；,B,：

蓄水容量在流域上的分布不均,匀性，,B,0,时分布均匀，愈大愈不均匀，,决定于地形、地质条件。

d,）地面、地下径流的划分（分水源）,产流面积变化，则：

8）,-,（6,R,RG,0,RS,:

FC,E,-,P,RG,-,R,RS,E,-,P,R,FC,FC（f/F）,RG,:

FC,E,P,?

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时,时,2018/11/1,15,例,6-1:

超蓄产流模型产流量计算示例,WM,120mm,，,B,0.3,，,FC,18mm/d,年,.,月,.,日,P,E,A,f/F,R,RG,RS,W,1978.7.17,16.61,18,4.22,16.89,0.0338,0.16,0.16,0,20.67,19,9.40,21.11,0.0427,0.50,0.50,0,29.57,20,-5.98,30.51,0.0632,0,0,0,23.68,21,60.35,24.27,0.0495,7.46,2.22,5.23,76.57,22,54.24,84.62,0.2091,17.61,5.84,11.76,113.20,23,20.27,138.85,0.4844,13.47,11.96,1.51,120.00,24,-2.79,156.00,1.0000,0,0,0,117.21,2018/11/1,16,IMP:

不透水面积参数（新安江模型新增参数），流域不透水面,积占总面积的百分比，增加后，需修改（,6,5,），（,6,8,）式，其它都不变。

10）,-,（6,RG,R,RS,IMP,E,-,P,R,FC,RG,FC,E,-,P,8）,-,（6,9）,-,（6,IMP,B,WWMM,WM,?

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时,）,1,（,1,）,5,6,（,尤其半湿润地区需要考虑,2018/11/1,17,

（二）稳定下渗率,fc,的推求,1,、求一场洪水的,RS,、,R,、,RG,（,1,）据上图求,RS,（,2,）根据图求,R,（,3,）求,RG=R-RS,（,4,）,fc=RG/TT,为净雨时间,2018/11/1,18,A,E,G,B,C,H,I,D,t（h）,Q（m,3,/s）,F,本次降雨形成的径流过程,C,D,B,直接径流,地下径流,N,2018/11/1,19,2,、用试算法求,fc,11）,-,（8,）,（,t,P,R,RS,R,f,t,E,P,R,RS,R,f,:

E,P,R,F,f,t,f,F,f,R,RS,RS,t,f,F,f,R,RS,n,1,i,i,i,n,1,i,c,n,1,i,i,i,i,n,1,i,c,i,n,1,i,c,i,n,1,i,n,1,i,i,c,i,i,i,忽略雨期蒸散,得,又,?

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（三）、不透水面积上的直接径流,12）,-,（5,IMP,P,DRS,?

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2018/11/1,20,（四）、透水面积上的蒸散发模型,因为不透水面积上没有蒸散发，因此，计算出,来的蒸散发量要乘以透水面积所占比重，才是流,域上的蒸散发量。

1,、蒸散发模型原理,蒸散发能力（,EM,，,mm/d,）,新安江模型中，认为流域土壤含水量达到最,大时，实际蒸散发量,E,EM,；当土湿很小时，,蒸散发量几乎维持为一常数。

2,、模型结构,该模型不考虑蒸散发在面上分布的不均匀性，,以模拟土湿纵向分布。

可以把土壤分成一、二、,三层，现主要采用三层模型。

2018/11/1,21,三层模型，其参数有上层张力水蓄水容量,UM,，下层张力水蓄,水容量,LM,，深层张力水蓄水容量,DM,，流域平均张力水蓄水,容量,WM,，蒸散发折算系数,KC,，深层蒸散发系数,C,，计算公,式为：

WM=UM+LM+DM,W=WU+WL+WD,E=EU+EL+ED,上层,（Upperlayer）,下层,（Lowerlayer）,深层,（Deeplayer）,2018/11/1,22,WLM,/,WL,EU,EM,EL,0,EL,EU,15,6,14,6,-,-,-,-,EL,EU,15）,-,（6,WLM,WL,EU）,-,（EM,EL,WU,EU,EM,WU,14）,-,（6,0,EL,EM,EU,EM,WU,-,-,-,-,WD,WL,WU,-,-,-,-,WDM,WLM,WUM,13）,-,（6,WD,WL,WU,W,WDM,WLM,WUM,WM,:

W,WM,之乘积。

）与下层含水比,（,等于上层剩余蒸发能力,蒸发量,上层水分全蒸掉，下层,当上层水分不足时，把,；,等于蒸散发能力，下层,水分是，,）式表明，上层有足够,）、（,（,下层的时段蒸发量。

上层,则,当,则,当,深层土壤蓄水量,下层,上层,深层土壤蓄水容量,下层,上层,即,下层和深层之和,都是上层,和流域蓄水量,模型中流域蓄水容量,?

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2018/11/1,23,数,与深层蒸散发有关的系,深层的时段蒸发量,这时才发生深层蒸发。

）,（,此时,则取,）,（,同时,）,（,但是，若,）,（,否则，取,）,（,）中，只用到,（,?

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C,ED,EL,EU,EM,C,ED,WL,EL,EU,EM,C,WL,