水文模型
水文与水资源工程
综合课程设计
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班级：水文与水资源工程指导教师：
2015年1月4日
综合课程设计指导书 某水库水文水利计算
一、设计任务
拟修建水库，需进行水库规划的工程水文及水利计算，具体任务包括： 1、推求符合设计标准和校核标准的设计洪水及过程线； 2、推求各种洪水特征水位。
二、设计提纲
（一）水文气象资料的搜集和审查
熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。 （二）推求各种设计标准的设计洪水及过程线
根据《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）使用说明，当流域面积大于50km 2时，性质重要而且要求有较精确的设计洪水过程线时，宜采用瞬时单位线法推求设计洪水。
（1）设计暴雨量计算
由黄荆坝的地理位置，查《手册》附图得黄荆坝年最大24小时、最大6小时、最大1小时暴雨均值及相应的变差系数Cv ，3小时点暴雨设计值按下式计算
2
1133n p p H H -?= （1）
式中)lg(285.1n -1162p
p
H H =。
（2）设计暴雨过程线计算
依据《手册》使用说明，采用三天暴雨，用瞬时单位线法计算设计洪峰流量时，视流域面积大小采用以3小时或6小时以上为时段的暴雨雨型进行分配计算。本次采用控制时段Δt=3小时，按《手册》中提供的暴雨时段分配比例，求得各频率下的时段暴雨分配量。
（3）产流计算
由产流分区图，查《手册》可知，流域最大蓄水量和前期土壤含水量。由72小时平均暴雨强度，查《手册》可得各频率下的下渗率，扣除初损和稳渗，计算出各频率下24小时净雨过程。
（4）汇流计算 A 、地面汇流计算
由瞬时单位线计算分区图，利用该区的经验公式对单位线有关参数进行计算。 由流域特征值（F/J‰）和各时段净雨强度（I i ）计算(m 1)i =(n·k)i,，由对应的(m 1)i 值，再计算各时段暴雨K 。根据K 值、Δt=3h 、n=3.0，查得各时段无因次的单位线U （t ，Δt ）后，分别乘以流量换算系数C=F/3.6Δt ，得各时段为3小时的单位流量q(t ，Δt)。再由时段净雨量h ，分别乘以各时段单位流量q(t ，Δt)，得各时段净雨产生的时段流量过程，错开一个时段叠加，得地面流量过程。
B 、地下汇流计算
采用简化三角形方法进行。地下径流峰值按Q M 地下=R 下·F/3.6T 计算，自Q M 地下开始向前减少一个时段、向后增加一个时段流量均随之减少一个△Q M 地下，（△Q M 地下=△t/T·Q M
地下
），即得地下径流过程。 C 、入库设计洪水过程线推求
地面流量过程和地下径流过程相加得到设计洪水过程。 （三）推求水库防洪特征水位
调洪计算方法采用瞬态法，再经简化后得如下公式： t
V
t V V q q Q Q q Q ??=
?-=
+-+=-122121)(2
1)(2
1
(2) 式中 ：Q 1，Q 2—计算时段初、末入库流量；
q 1，q 2—计算时段初、末溢洪道下泄流量； V 1，V 2—计算时段初、末的库容； Δt—计算时段。
下泄流量和库存水量是库水位的函数：
)()(V f H f q == (3) 通过试算法，联解上两式(2)和 (3)可求得水库最高洪水位。
三、设计说明书
设计说明书，主要应包括以下内容：
1、设计任务；
2、设计洪水的推求；
3、水库洪水特征水位的确定
4、附表、附图、最后装订成册。
说明书的重点是对计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。说明书要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果图要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。
四、基本资料
1、流域概况及气象特征
某水库位于会昌县的西南部，清溪河是区域内的主要河流，沿河上下游主要分布有会昌县境内的清溪乡及周田镇的部分村镇。工程坝址岩背河与清溪河的交汇口下游1000m处，地理位置为115°33’～115°42’，北纬25°10’～25°16’，坝址控制流域面积为94.9km2。清溪河属贡水支流湘水的一级支流，发源于会昌县西南的清溪乡盘古嶂，最高峰海拔1184m，流向自西南向东北，在会昌县周田镇坝仔汇入湘水，全河长35.7km，全流域面积112km2，主河道比降10.9‰，清溪河水源丰富，小支流众多，较大支流为密坑河，流域积水面积18.8km2。
区域内属低山丘陵区，大部分地区（除东部外）海拔在500～1000m之间，千米以上的高山有12处，地形陡峻，除红层出露较好外，其余多为掩盖区，山高林密，覆盖较好，地势总体表现为东高西低。地表植被发达，水土流失较轻，不良物理地址现象不发达。
区内地下水类型主要为基岩构造裂隙水，地下水径流模数78L/s/km2，地下水量中等丰富，下降泉发育，泉流量0.054~0.454L/s，筠门岭东15华里处有温泉群点出露。区域地表径流较发育，主要水系以武夷山为源自西入东注入湘水后北汇流入贡水，河
谷狭窄，水流湍急，河短水浅不能通航。
本流域属副热带东南亚季风气候区，气温温和，降水充沛。据会昌气象站的多年资料统计，多年平均气温19.3℃，历年最高气温39.5℃，历年最低气温-6.7℃，多年平均降水量1587mm，多年平均蒸发量1138.2mm。流域内暴雨类型主要有锋面雨和台风雨。锋面雨一般出现在4~6月，台风雨一般出现在7~9月，一次暴雨持续时间多在三日以内，并以一日为多。降水量丰富，但降水在年际及年内分配极不均衡。
依据1:10000的地形图复核了某水库坝址以上的集雨面积为94.3km2，主河道长30.3km，平均坡降为12.3‰。
2、某水库基本资料
δ=，设计堰上最大水头（1）某水库溢流坝宽56.3
B m
=，堰顶厚度 4.0m
=。本坝溢流堰为实用堰，堰顶高程：255.25米，流量系数取0.3433。
2.4
H m
（2）某水库洪水调节方式：不考虑洪水预报和预腾库容，起调水位为堰顶高程，敞开式泄洪。
（3）某水库水位～面积关系，见表1
表1 某水库水位～面积关系表
一、推求符合设计标准和校核标准的设计洪水及过程线
该流域，瞬时P=0.1% 瞬时单位线设计洪水过程
表一
图一P=0.1%的洪水过程线
瞬时P=1% 瞬时单位线设计洪水过程表二
图一P=1%的洪水过程线
根据表1内插计算水库库容，如表41 计算并制作水库的q~f(v)关系表。 已知B=56.3m,M=1.17,根据2
/3MBH
q ，计算不同水库水位下得堰上水头h 与下泄流
量q,如表42
试算法计算下泄流量，并算出设计洪水位和相应调洪库容。
3、绘制水库库容曲线和蓄泄曲线
水库库容曲线的推求见表3，
图3 水库库容曲线表
表4 蓄泄曲线表
图4 水库蓄泻曲线
表5 单辅助曲线计算
图6 调洪计算单辅助曲线
二、计算特征水位和校和水位
表6 水库单辅助曲线法调洪计算（p=1%）
表6 水库单辅助曲线法调洪计算（p=0.1%）
Ⅳ主要参考资料：
《江西省暴雨洪水查算手册》江西省水文局
《水文学原理》芮孝芳主编中国水利水电出版社2004
《水文水利计算》梁忠民主编中国水利水电出版社2008(第2版) 《水资源规划及利用》（顾圣平等，中国水利水电出版社，2005）
《水利水能规划》（周之豪等，中国水利水电出版社，1997）
《水资源综合利用》（施嘉炀，中国水利水电出版社，1999）
《水利水电规划》华水、天大清华合编水电出版社83年版
新安江流域水文模型
2新安江流域水文模型 60年代初，河海大学(原华东水利学院)水文系赵人俊等开始研究蓄满产流模型，配合一定的汇流计算，将模型应用于水文预报和水文设计。1973年，他们在对新安江水库做入库流量预报的工作中，把他们的经验归纳成一个完整的降雨径流流域模型——新安江模型。模型可用于湿润地区和半湿润地区的湿润季节径流模拟和计算。 最初的新安江模型为两水源模型，只能模拟地表径流和地下径流。80年代初期，模型研制者将萨克拉门托模型与水箱模型中，用线性水库函数划分水源的概念引入新安江模型，提出了三水源新安江模型，模型可以模拟地面径流、壤中流、地下径流。1984至1986年，又提出了四水源新安江模型，可以模拟地面径流、壤中流、快速地下径流和慢速地下径流。三水源新安江模型一般应用效果较好，但模拟地下水丰富地区的日径流过程精度不够理想。在新安江三模型中增加慢速地下水结构就成为四水源新安江模型。 当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，当面积较大时，采用分块模型。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、汇计算，得到单元流域的出口流量过程。再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。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。 划分单元流域的主要目的是处理降雨分布的不均匀性，因此单元流域应当大小适当，使得每块面积上的降雨分布比较均匀。并有一定数目的雨量站。其次尽可能使单元流域与自然流域相一致，以便于分析与处理问题，并便于利用已有的小流域水文资料。如果流域内有大中型水库，则水库以上的集水面积即应作为一个单元流域。因为各单元流域的产汇、流计算方法基本相同，以下只讨论一个单元流域的情况。 新安江模型包括4个计算环节：蒸散发计算；流域产流计算；径流划分；汇流计算。4个计算环节分别概化了流域降雨径流的主要产、汇流物理过程。 2.1流域蒸散发计算 各种水源的蒸散发计算模型均可采用两层蒸发模型或两层蒸发模型，一般根据实际情况选用。原则是在模拟径流精度相同的情况下，尽量采用参数少的两层蒸散发模型。蒸散发模型不考虑面上分布的不均匀性，但可考虑土湿垂向分布的不均匀性。 两层蒸散发模型将土层分为上、下两层，各层蓄水容量分别为WUM、WLM
中科院地理所自然地理学考博水文学试题及参考答案整理4_水资源学与生态水文学
一、流域水文模型 简述流域水文模型的类型及其应用问题 水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？ 论述流域水文模型的类型及其特征？ 二、流域产流 流域产流过程及其方式有哪些？ 我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同？ 三、径流形成 影响径流形成的主要因素有哪些？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？ 试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。 径流形成的基本原理及其影响条件。 四、下渗 影响下渗的因素由哪些？ 五、蒸发能力 何为流域的蒸发能力？干旱与湿润地区的实际蒸发与蒸发能力之间有什么联系与区别？ 实际蒸发与蒸发能力之间有什么联系与区别,如何计算？ 六、水文循环 如何理解水资源可再生(可更新)性？其意义就是什么？ 试述水量转化及其在水资源评价中的应用。 试述流域水文循环过程及其科学问题。 论述流域水文循环与水量转化过程及其在水资源评价中的应用？
七、水文学科理论 您认为生态水文学的科学问题有哪些 水文学的基础理论问题 水文学与水资源学的关系 八、人类活动对水文影响 试述人类活动的水文效应及其研究方法？ 气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？ 九、水资源特点及开发利用 论述中国水资源开发利用问题及其对策。 论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？ 十、区域水文 分析流域地下水的补给来源、地下水径流、地下水排泄,以及地下水动态的影响因素？ 如何理解湖泊、沼泽的水量平衡与调节作用？ 十一、新技术方法
一、试题 您认为生态水文学的科学问题有哪些 水文学的基础理论问题 水文学与水资源学的关系 水文学与水资源学的关系 水文学主要就是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动规律,水资源学主要研究水资源的形成、演化、运动规律及水资源的合理开发利用的基础理论。水文学与水资源学即有区别又有密切的联系。水文学就是水资源学的重要科学基础,水资源学就是水文学服务于人类社会的重要应用。 水文学就是水资源学的基础。从水文学与水资源学的发展过程瞧,水文学具有悠久的发展历史,而水资源学就是在水文学的基础上,为了研究与解决日益窋的水资源问题而逐步形成的一个知识体系。因此,可近似的认为,水资源学就是在水文学的基础上衍生出来的。从研究内容上瞧,水文学就是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系;水资源学主要研究水资源评价、配置、综合开发、利用、保护以及对水资源的规划与管理,按照水资源的定义,水资源就是指可被人类利用的淡水资源,世界上大量的水中只有一小部分可以划归为水资源的范畴,水资源学对水资源的研究就是建立在水文学对地球上各种水体的研究的基础之上的。 水资源学就是水文学服务于人类社会的重要应用。人们研究水文现象的一个重要目的就就是为了更好的利用水资源,来实现水资源的可持续利用。水资源的开发利用规划与管理等工作就是水文学服务于人类社会的重要应用内容。水文学中的水循环理论支撑水资源可再生性研究,就是水资源可持续利用的理论依据。在对水资源进行量化进程中,根据水文规律与水文学基本理论,利用数学工具建立模拟模型,就是水资源承载能力量化研究、优化配置量化研究的基础。由于人类对水资源的开发利用,使水循环过程成为自然循环与社会循环的集合,在水资源配置、水资源管理、水资源承载能力计算等模型中,要充分体现这种集合,需要把水文模拟模型作为基础模型嵌入到水资源模型中。 对水文学若干基础研究领域的展望 1、气候变化对水文循环时空分布的影响:全球气候变化将影响到大气、 海洋与陆地的相互作用过程。近20年来波及许多国家与地区的水危 机与洪涝灾害与此有相当密切的关系,这就是因为由此引起的地球 上太阳辐射分布的改变将影响到自然的蒸发、大气中的水汽输送与 降水时空分布。水文学应对这种被称为大尺度水文学的科学研究作 出贡献。 2、水文时间序列演变机理及影响因子:水文时间序列的长期演变既有确 定性的一面,又有不确定性的一面,目前无论从哪个方面分析,都至多 只能识别水文时间序列的局部特性,而不能识别其全部特性,因此水 文时间序列的长期演变规律至今无法在衫精度范围内予以提示。这
SWAT水文模型
SWAT水文模型介绍 1概述 SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部（USDA）农业研究局（ARS）开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。它主要基于SWRRB模型，并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO的主要特征。SWAT 具有很强的物理基础，能够利用GIS和RS提供的空间数据信息模拟地表水和地下水的水量和水质，用来协助水资源管理，即预测和评估流域水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。该模型主要用于长期预测，对单一洪水事件的演算能力不强，模型主要由8个部分组成：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理和杀虫剂。SWAT模型拥有参数自动率定模块，其采用的是Q.Y.Duan等在1992年提出的SCE-UA算法。模型采用模块化编程，由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能，其源代码公开，方便用户对模型的改进和维护。 2模型原理 SWAT模型在进行模拟时，首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域，子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整，还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。然后在每一个子流域再划分为水文响应单元HRU。HRU是同一个子流域有着相同土地利用类型和土壤类型的区域。每一个水文响应单元的水平衡是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流和河道运移损失来计算的。地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。渗透模块采用存储演算方法，并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量，一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor和Penman-Monteith。每一个子流域侵蚀和泥沙量的估算采用改进的USLE方程，河道泥沙演算采用改进
南方地区海绵城市水文模型构建及应用
南方地区海绵城市水文模型构建及应用 发表时间：2019-01-02T11:05:56.190Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第27期作者：李简朝1 李凌1 林观祥1 卓镇伟2 唐雄飞3 [导读] 随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。 1 中铁房地产集团华南有限公司广东广州 510000 2广州市卓骏节能科技有限公司 3科进香港有限公司摘要：海绵城市，作为一种生态建设，是落实生态文明建设的重要举措，是改善城市水环境、提高城市水安全等多重目标的有效手段。水文模型是进行海绵城市设计以及评估的重要手段。为了对水文模型在南方地区海绵城市建设设计评估方法进行探讨，本文以南方地区某市一个学校的LID改造项目为例，分别从海绵城市水文模型构建过程中划分汇水分区、参数输入、制定指标体系、评估分析几个方面， 阐述了海绵城市水文模型构建及应用的方法，望能为海绵城市的水文模型理论应用发展提供价值。关键词：南方地区；海绵城市；水文模型；构建Construction and Application of Urban Hydrographic Model of Sponge in Southern Region Lijianzhao1 Li Ling1 Lin guanxiang1 Zhuo zhenwei2 Tang xiongfei3 （1 China Railway Real Estate Group South China Co.，Ltd..Guangdong Guangzhou 510，000）Abstract：sponge city，as an ecological construction，is an important measure to implement the construction of ecological civilization，and is an effective means to improve the urban water environment and improve the urban water security.Hydrographic model is an important technical guarantee for the construction of sponge city.In order to improve the pertinence of the construction of sponge city in different regions，this paper takes the LID renovation project of a school in a city in the South as an example，from the aspects of dividing catchment area，parameter input，establishing index system and evaluation and analysis，to expounds the construction and application of sponge city hydrological model，and provides help for the healthy development of the city. Key words：Southern region；Sponge City；Hydrographic models；build 前言 随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。目前应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。水文模型采用系统分析的方法，将汇水区域中复杂的水文变化概化为“黑箱”或者“灰箱”系统；水力模型以水力学为理论基础，通过联立连续性方程与动量方程模拟水体自身以及水体与河床、管道、污染物等其它介质之间的相互关系。当前国外主流的模型城市雨洪模型的类别繁多，应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。现行的雨洪模型多将水文模型与水力模型进行耦合，可用于城市排洪防涝规划，城市市政雨水管网设计以及非点源污染控制等。国外对于相关理论的研究始于 20 世纪 30 年代。进入 20 世纪 60 年代后，计算机技术的蓬勃发展为城市雨洪模型提供了良好的技术保障。据统计，与城市雨洪模拟相关的有40 余种。目前应用较广泛的模型包括 SWMM、HSPF、Inforworks CS、DHI-MIKE、MOUSE。各模型之间各有优势与弊端，SWMM 模型凭借自身操作简单易掌握、运用范围广、包含 LID 模块、模拟误差相对较小、模型源代码均开源等优点在国内外得到广泛应用，国内利用SWMM 模型对雨水花园、过滤带等低影响开发设施的模拟，对学校、住宅小区的水质水量模拟，甚至运用到城市排水管网规划、城市的防洪计算中。据统计，国内与 SWMM 相关的文献达千余篇，研究相对成熟，结合研究区域的实际特情况，因此本文选择 SWMM 作为LID模拟模型。 1建模过程 以水文模型为工具对径流总量控制为目标的项目方案进行评估，其方法及原理主要为按照设计方案构建模型，选用合理的参数、降雨输入模型，进行模拟，统计分析降雨量和径流量，计算得出项目年径流总量控制率。本研究以广西某市的一个学校的LID改造项目为例，进行SWMM模型的构建，具体建模过程如下：（1）划分研究区域的汇水分区、汇水通道、管网系统等；（2）确定LID设计控制目标（例如年降雨总量控制率70%）；（3）设定SWMM模型输入，包括地形、土壤、土地利用、不透水率、坡度等；（4）初步设定不同LID设施可能告知指标及组合并进行模拟，分析是否满足设计目标；（5）调整控制指标，直至满足设计目标，设定过程及末端控制的BMP措施，进行水文模拟；确定最优的LID+BMP组合措施，制定指标体系。 （6）评估LID设施在径流总量和污染物削减方面的功效；（7）评估LID设施在径流峰值方面的削峰作用。 2 设计暴雨 在我国的市政雨水管渠设计中，通常利用暴雨公式选择降雨强度最大的雨作为设计标准。这种降雨的特点是降雨强度大，降雨历时短，降雨面积小。然而，该方法设计简单，但不能综合反映区域的典型降雨特征。该项目组已收集广西某市1957年至2015年的逐日降雨量数据，共59年，先以年最大值法整理历年日降雨数据，再进行重现期暴雨分析。各年最大逐日降雨量如下表1所示。表1：广西某市各年最大单日降雨量列表
流域水文模型
课程：流域水文模型姓名：xxx 专业：水利工程 学号：xxxxxxxxxxxx
流域水文模型研究的若干进展 摘要: 计算机技术和一些交叉学科的发展, 给水文模拟的研究方法带来了根本性的变化。文章阐述了分布式物理水文模型、地理信息系统( GI S) 和遥感( RS) 技术在流域模拟中的应用等方面的进展。指出分布式模型具有良好的发展前景,应用GI S的水文模型尽管有诸多优点, 但并不能代表模型本身的高质量, 遥感资料还没有完全融入水文模型的结构中, 给直接应用带来较大的困难。提出立足于产汇流机理研究, 建立基于RS和GI S的耦 合水文模型是研究的趋势, 尺度问题仍然是关注的焦点。 1引言 用数学的方法去描述和模拟水文循环的过程,产生了水文模型的概念[1],水文模型的产生是对水文循环规律研究的必然结果。水文模型在水资源开发利用、防洪减灾、水库、道路、城市规划、面源污染评价、人类活动的流域响应等诸多方面得到了广泛的应用,当今的一些研究热点,如生态环境需水、水资源可再生性等均需要水文模型的支持。流域水文模型是在计算机技术和系统理论的发展中产生的,20世纪60、70年代是蓬勃发展的时期, 涌现出了大量的流域水文模型,Stanford流域模型(SWM)、Sacramento模型、Tank模型、Boughton模型、前期降水指标(API)模型、新安江模型等是这一时期的典型代表[2]。其后一段时期,相对处于缓慢的发展阶段。随着计算机技术和一些交叉学科的发展,流域水文模拟的研究方法也开始产生了根本性的变化。流域水文模型研究的突出趋势主要反映在计算机技术、空间技术、遥感技术等的应用方面,分布式物理模型被广泛提出,遥感(RS)、地理信息系统(GIS)在水文模拟中的应用给传统的研究方法带来了创新。但由于受到技术等原因的制约,分布式模型目前的应用还较困难,应用GIS的水文模型尽管有诸多优点,但并不能代表模型本身的高质量,遥感资料还没有完全融入水文模型的结构中。 2 分布式水文模型 流域水文模型根据不同的标准有多种分类[3],根据模型结构和参数的物理完善性,目前常用的可分为概念性模型和分布式物理模型。概念性模型用概化的方法表达流域的水文过程,具有一定的物理基础,也具有相当的经验性,模型结构简单,实用性强。分布式物理模型的优点是模型的参数具有明确的物理意义,可以通过连续方程和动力方程求解,可以更准确的描述水文过程,具有很强的适应性。与概念性模型相比,分布式水文模型用严格的数学物理方程表述水文循环的各子过程,参数和变量中充分考虑空间的变异性,并着重考虑不同单元间的水平联系,对水量和能量过程均采用偏微分方程模拟。因此,在模拟土地利用、土地覆盖、水土流失变化的水文响应及面源污染、陆面过程、气候变化影响评价等方面应用显出优势。参数一般不需要通过实测水文资料来率定,解决了参数间的不独立性和不确定性问题,便于在无实测水文资料的地区推广应用。自1969年Freeze和Harlan[4]第一次提出了关于分布式物理模型的概念,分布式模型开始得到快速发展。三个欧洲机构提出的SHE模型[5]是最早的分布式水文模型的代表。SHE模型考虑了截留、下渗、土壤蓄水量、蒸散发、地表径流、壤中流、地下径流、融雪径流等水文过程。流域参数、降雨及水文响应的空间分布垂直方向用层表示,水平方向用方形网格表示。该模型的主要水文过程可由质量、动量和能量守恒偏微分方程的有限差分表示,也可由经验方程表示。模型有18个参数,部分具有物理意义,可由流域特征确定。它的物理基础和计算的灵活性使它适用于多种资料条件,在欧洲和其它地区得到了应用和验证[6]。这期间还有一些考虑流域空间特性、输入、输出空间变化的分布式物理模型,如, CEQUEAU模型[7],将流域分为方形网格,输入所有网格的地形、地貌、雨量等特征,对每一个网格进行计算,在水质模拟、防洪、水库设计等诸多方面有适用性;Susa流域模型[8]
流域生态水文研究
流域生态水文模型研究进展 摘要：流域生态水文模型是全球变化下流域生态水文响应研究的重要工具，通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制，为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑，是生态水文研究的前沿和热点。基于植被与水文过程相互作用规律，流域生态水文模型一方面要充分描述植被与水文过程相互作用和互为反馈机制，另一方面要精确刻画流域的空间异质性。本文在分析流域尺度陆地植被与水文过程相互作用特点的基础上，将现有流域生态水文模型进行归纳和分类，剖析不同类型模型的优缺点，并总结现有模型应用的代表性研究成果，最后，对流域生态水文模型存在的关键问题(如植被与水文相互作用机制的描述、模型参数的估计、模拟结果的不确定性分析等)进行讨论。 在全球变化加剧水资源危机的背景下，传统的水文学研究难以解决流域出现的新问题，生态水文过程的耦合研究日益引起学者们的关注[1-6]。国际地圈生物圈计划及联合国教科文组织(UNESCO)国际水文计划(IHP)等都将陆地植被生态过程与水文过程的耦合研究作为核心内容 1992年召开的国际水和环境会议首次将生态水文学作为一个独立的学科提出，其核心是在不同的时空尺度上揭示不同环境条件下植物与水的相互作用关系，为解决流域水资源危机和生态环境问题提供理论支持。指出生态水文耦合研究将是21世纪水文学研究最前沿和最激动人心的创新领域。流域生态水文模型是定量评估环境变化流域生态水文响应的重要工具，通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制，为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑。目前，国内外对流域生态水文模型已开展了一定深度的研
三种水文模型比较
三种水文模型的比较 新安江模型是一个概念性水文模型，新安江水文模型在我国已经应用多年，且效果显著，随着水文学和信息技术的不断发展，萨克拉门托（SAC）模型、TOPMODEL模型也逐渐在我国得到应用。本文主要从产流机制、适用范围、参数以及汇流过程对三种水文模型进行了对比和总结。 下面结合表格从几方面来具体说明三个模型的相同点和不同点。 从产汇流原理及计算模式来说，新安江模型在每个子流域先进行蒸散发和产流计算，计算出子流域总产流量后通过自由水蓄水库结构进行三水源划分，对已经划分好的三种水源（地表径流、壤中流、地下水径流）分别按照各自的退水规律进行汇流计算（比如采用线性水库），得到子流域出口流量过程，对子流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算（比如马斯京根法）得到子流域在全流域出口的流量过程，然后将每块单元流域在全流域出口的流量过程同时刻线性叠加，即得到全流域出口总的流量过程，因此综合来看，是一个总—分—总的计算模式。 SAC模型中流域被划分为透水、不透水及变动不透水面积三部分，透水面积为主体；在透水面积上，根据土壤垂向分布不均土层分为上下两层；根据水分受力特征，上下土层蓄水量分为张力水蓄量和自由水蓄量，自由水可以补充张力水，但张力水不能补充自由水，上下土层通过下渗曲线连接，下渗计算是整个模型的核心。径流来源于永久不透水面积和可变不透水面积上的直接径流，透水面积和可变不透水面积上的地面径流，透水面积上的壤中流、浅层与深层地下水。汇流计算分为坡面汇流和河网汇流两部分，计算出的直接径流和地面径流直接进入河网，而壤中流、快速地下水和慢速地下水可用线性水库模拟。各种水源的总和扣
水文模型的分类
一、 试题 简述流域水文模型的类型及其应用问题 水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？ 论述流域水文模型的类型及其特征？ 水文模型的分类 水文模型分为物理模型和数学模型两类。 物理模型是一种比尺或比拟模型模拟，前者将研究对象的原型按一定的比例在实验室内建成物理模型，先对模型进行观测分析，然后根据相似律再对原型的物理过程进行定性或定量分析，后者是以一些物理量来比拟水的某些特性的模型。 数学模型则首先针对人们已掌握的流域径流形成的物理机制，应用物理定律建立其数学描述方程式，然后用数学方法时行求解，从而获得各种情况下流域降雨与径流之间的定量关系。 数学模型又可分为确定性模型和随机模型两类。确定性模型是描述水文现象必然规律的数学结构；随机模型描述水文现象随机性规律的数学结构。确定性模型可分为集总式和分散式模型两种，前者忽略水文现象的空间分布差异。 ???? ????????????????随机模型分散式模型集总式模型确定性模型数学模型比拟模拟比尺模拟物理模型水文模型 数学模型相对于物理模型的优点： 1、数学模型的所有条件都可以由原型所观测的数据直接给出，不受比尺的限制，即数学模型无相似律问题。 2、数学模型的边界及其它条件既可严格控制，也可随时按实际需要改变。 3、数学模型的通用性强，只要研制出一种适合的软件就可用于解决不同的实际问题。 4、数学模型具有理想的抗干扰能力，只要条件不变，重复模拟可得到完全相同的结果，不会因人、因地而异。 5、数学模型的研制费用相对便宜，运行处理费用更加便宜。 流域水文模型的分类 流域水文模型以流域为研究对象，对流域内发生降雨径流这一特定的水文过程进行数学模拟，即把流域上的降雨过程，模拟计算出流域出口断面的流量过程。从流域水文模型的发展和应用来看，流域水文模型属于数学模型，可分为确定性模型和随机模型，我们通常所说的是指确定性模型。
流域水文模型研究现状及发展趋势
流域水文模型研究现状及发展趋势 发表时间：2018-09-11T16:04:44.667Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：王慧锋 [导读] 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。 安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽省 230088 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。随着计算机技术和一些交叉学科的发展，分布式物理模型被广泛提出，并逐渐成为21世纪水文学研究的热点课题之一。基于此，本文主要对流域水文模型研究现状及发展趋势进行分析探讨。 关键词：流域水文模型；研究现状；发展趋势 1、前言 流域水文模型是为模拟流域水文过程所建立的数学结构，在进行水循环机理的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用，能有效应用于水文分析、水文预报、水资源开发、利用、保护和管理等方面。目前，国内外开发研制的流域水文模型众多，结构各异，按照不同的分类方法可划分为不同类型的流域水文模型。 2、模型的发展及现状 流域水文模型的研究始于20世纪50年代，早期主要依据传统产汇流理论和数理统计方法建立数学模型，应用于水利工程规划设计和洪水预报等领域。其间系统理论模型和概念性水文模型得到了快速充分的发展，国外曾出现了几个著名的概念性水文模型。比如，最简单的包顿模型和最具代表性的第Ⅳ斯坦福模型。包顿模型是澳大利亚的包顿（W.C.Boughton）先生于1966年研制成功的一个以日为计算时段的流域水文模型，在澳大利亚、新西兰等国有着广泛的应用，比较适用于干旱和半干旱地区。由N.H.克劳福特先生和R.K.林斯雷先生研制的第Ⅳ斯坦福模型（SWM-IV）是世界上最早也是最有名的流域水文模型，此模型物理概念明确，结构层次分明，为以后许多模型的建立提供了基础。此后比较有名的还有萨克拉门托模型和水箱模型。水箱模型是对水文现象的一种间接模拟，模型中并无直接的物理量，参数简单，操作简便，在我国湿润地区的水文计算和水文预报中采用较多。 水箱模型由菅原正已先生在20世纪50年代提出，对我国流域水文模型的发展影响较大。国内的流域水文模型在20世纪70年代至80年代中期也得到蓬勃的发展，其中典型代表为赵人俊教授等于70年代提出的新安江模型。新安江模型在湿润半湿润地区得到广泛应用，模拟精度也比较高，对我国水文模型的发展起了重要的作用。 1969年，当概念性水文模型的研究开展得如火如荼时，Freeze和Harlan提出了分布式水文物理模型的概念和框架，但当时的相关研究并不多。20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化而变化的问题，水文过程的空间变异性问题，还有水文、地球化学、环境生态、气象和气候之间的耦合问题。以前研制的大部分流域水文模型（系统模型和概念性模型），由于其自身存在着许多不足和局限性，无法适应这些挑战。因此，人们开始关注分布式水文物理模型的研究。在20世纪90年代，计算机技术、GIS、遥感技术和雷达测雨技术等迅速发展，为研制和建立分布式水文物理模型提供了强大和及时的技术支撑，使得分布式水文物理模型成为水文学研究的热点课题之一。 第一个具有代表性的分布式水文物理模型由英国、法国和丹麦等国家的科学家联合研制而成，发表于1986年，称之为SHE模型。该模型主要的水文物理过程均用质量、能量和动量守恒的偏微分方程的差分形式来描述，也采用了一些经验关系；模型模拟流域特性、降水和流域响应的空间分布信息在垂直方向用层来表示，水平方向则采用正交的长方形网格来表示，能较好地描述降雨径流形成机理。从SHE模型开始，人们先后研制建立了一些分布式水文模型，例如MIKESHE、SHETRAN等，这些演化模型在许多流域得到检验和应用。我国水文学者在这方面的研究也取得了一些进展：黄平先生[1]等提出了流域三维动态水文数值模型；郭生练先生[2]等提出和建立了一种基于DEM的分布式水文物理模型，模拟整个流域的径流形成过程，分析径流形成机理；夏军先生[3]等开发了分布式时变增益水文模型，该模型既有分布式水文概念性模拟的特征，同时又具有水文系统分析适应能力强的特点，能够在水文资料信息不完全或不确定性的干扰条件下完成分布式水文模拟与分析；研究者提出了一个基于DEM的分布式水文模型，主要用来模拟蓄满产流机制，并通过实例检验模型模拟流量过程以及土壤需水量空间分布的能力；研究者等对分布式水文模型的发展现状进行了详尽概述，并对其发展前景作出展望。 3、模型研究展望 在经历了最初的萌芽与蓬勃发展之后，随着先进的计算机技术及地理信息系统、数字化高程模型等在水文学领域的应用，流域水文模型的发展进入了一个新的历史时期，其研究方法必将产生根本性的变化： （1）具有物理基础的分布式水文模型能为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机理提供有力工具，是一种发展前景看好的新一代水文模型。另外，分布式水文模型所需资料主要来自空间水文、气象及下垫面等方面的信息，对实测降雨径流资料的依赖较小，这使得其在无资料及资料精度不高的地区有更好的适应性，也较集总式概念性水文模型有更广阔的发展空间。 （2）加强分布式水文模型的物理基础研究、更加合理地模拟和描述水文过程，是改善模型结构和明确参数意义的关键。对水文学基本理论的研究，尤其是降雨径流形成机理与地形、地貌、土壤、植被、地质、水文地质、土地利用和气候气象之间定量关系的揭示，将在本质上推动模型的发展，使其物理意义更加明确，对水文规律的模拟更加贴近真实情况。 （3）GIS和遥感技术为水文模拟提供了新的研究思路和技术方法。GIS用于水文模拟，可以用来获取、操作及显示与模型有关的空间数据和所得的成果，使模型进一步细化，从而深入认识水文现象的物理本质，为分布式的水文物理模型研制提供了平台。遥感技术可以提供一些确定产汇流特性和模型参数所必需的下垫面信息和降雨信息，是描述流域水文特性的最为可行的方法，尤其是在地面观测手段和资料缺乏的地区。 （4）尺度问题是当代水文学理论研究的中心内容。近些年来物理性水文模型的最新进展反映了目前处理尺度问题的几种研究思路，其中在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度上建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型都有了明显的突破，在一定程度上代表着物理性流域水文模型的发展方向。 4、结语 传统的概念性集总式模型由于忽略了参数和下垫面条件的时空变化，将参数和变量都取流域的平均值，这与流域的实际情况并不相
现代水文模型重点.
现代水文模型复习 1_绪论-1 ◆流域水文模型的定义 以一个数学模型来模拟流域降雨—径流形成过程或融雪—径流形成过程，即定量分析从降水、蒸发、融雪、截留、下渗、填洼、径流成分划分、坡地汇流和河槽汇流到形成流域出口断面的径流过程线的全过程。 ◆分类方法 按模型构建基础分类； 按对水文过程描述离散程度分类； 其它分类（数学分类、模型结构、模型参数）； 按时间尺度分类…… 2_绪论-2 ◆降水成因 降水：水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、霜、冰雹等。 ◆土壤水分类和水分常数 土壤水:存于包气带中的水称为土壤水，指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水。 土壤水分常数：最大吸湿量、最大分子持水量、凋萎含水量、毛管断裂含水量、田间持水量、饱和含水量。 最大吸湿量：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。 最大分子持水量：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。 凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。 毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。 田间持水量(field capacity)：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。 饱和含水量(soil moisture content saturation)：土壤中所有孔隙被水充满时的土壤含水
量。 ◆控制蒸发的条件 ①供水条件: 蒸发面存储的水分多少 ②能量条件: 蒸发面上水分子获得能量的多少 ③动力条件: 水汽输送条件 ◆下渗的三个阶段 渗润阶段：分子力 渗漏阶段：毛管力 渗透阶段：重力 ◆四种产流机制发生的物理条件 ①超渗地面径流（Rs）的产流机制 (1)要有界面，即地面(下渗能力fp)； (2)要有供水，即降雨(雨强i)； (3)要供水大于下渗，即i >fp，rs= i–fp。 ②地下水径流（Rg）的产流机制 整个包气带土壤含水量达到田间持水量。 ③壤中水径流（Rint）的产流机制 (1)包气带中必须存在相对不透水层，且上层土壤质地比下层粗； (2)至少要上层的土壤含水量达到田间持水量。 ④饱和地面径流（Rsat）的产流机制 (1)存在相对不透水层，且上层土壤的透水性远强于下层土壤的透水性； (2)上层土壤含水量达到饱和含水量。 共同的基本物理条件： (1)在两种不透水性物质的界面上产生的； (2)上层介质的透水性必须好于下层介质的透水性。 ◆可能的径流成分组合
集总式水文模型与分布式水文模型的区别
集总式水文模型与分布式水文模型的区别 集总式水文模型(Lumped Hydrologic Model),不考虑水文现象或要素空间分布,将整个流域 做为一个整体进行研究的水文模型.集总式水文模型中的变量和参数通常采用平均值,使整 个流域简化为一个对象来处理.主要用于降水-径流(Rainfall-runoff)模拟. 由于参数合变量都取流域平均值,所以不能对某单个位置进行水文过程计算.通常模型参数 不能实际测量到,必须通过校准才能获得. 分布式水文模型是通过水循环的动力学机制来描述和模拟流域水文过程的数学模型，模型根据水介质移动的物理性质来确定模型参数，利于分析流域下垫面变化后的产汇流变化规律，与概念性模型相比，分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映，可以更加准确详尽的描述和反映流域内真实的水文过程。 全面考虑降雨和下垫面空间不均匀性的模型, 能够充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对洪水形成的影响。模型能全面地利用降雨的空间分布信息；模型参数的空间分布能够反映下垫面自然条件的空间变化；模型的输出具有空间不均匀性, 如蒸散发、土壤水分、径流深等[1]。 分布式流域水文模型的主要思路是：将流域划分成若干网格,对每个网格分别输入不同的降雨,根据各网格内植被、土壤和高程等情势, 对每个网格采用不同的产流计算参数分别计算产流量；通过比较相邻网格的高程确定各网格的流向, 根据各网格的坡度、糙率和土壤等情况确定参数, 将其径流演算到流域出口断面得到流域出口断面的径流过程。模型的参数由地形、地貌数据结合实测历史洪水资料率定得到。 分布式流域水文模型的研究和应用, 需要雷达测雨、遥感、地理信息系统、数值计算和计算机等技术的支撑: 雷达测雨技术能观测到流域内各网格的降雨量；遥感技术是获得地形、地貌等数据的有效途径之一；有效地使用和管理地形、地貌数据, 并根据空间与数据属性生成更多的有用信息离不开地理信息系统；对流域产汇流计算的偏微分方程求解需要数值计算法,同时实现这些计算离不开高性能的计算机。 分布式流域水文模型的发展趋势 （1）中尺度分布式流域水文模型是研究当前水文水资源管理中热点和难点问题的有效工具。
通信设备训练仿真系统通用模型的建立
第２７卷第６期武汉理工大学学报?信息与管理工程版 ＶｏＩ．２７Ｎｏ．６ ２００５年１２月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）Ｄｅｃ．２００５ 文章编号；１００７—１４４Ｘ（２００５）０６－－００１９－－０４ 通信设备训练仿真系统通用模型的建立 雷 峻 （武汉理工大学自动化学院，积北武汉４３００７０） 摘要；针对目前各种通信设备需要开发相应的仿真训练系统的情况ｔ分析了这些设备的共性后，提出了建立系统通用模型的总体思想。在该思想中归纳的建模原则和建模规范的指导下，对ＳＤＨ光纤通信训练仿真系统建立总体功能模型，说明该通用模型思想的合理性。关键词；通信设备；训练系统仿真；通用模型中围法分类号：ＴＮ９１５．０２；ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ １引言 当今时代信息的迅速交流已经成为社会发展不可缺少的因素之一。作为信息传递途径的通信系统，如果能可靠地处于最佳运行状态，就要求操作管理人员具有高度熟练的技能，因此，对这些人员的有效培训显得十分重要。 研制仿真系统的目的是为了能够脱离实体进行人员培训和日常训练，因此仿真系统在功能上主要是要做到使仿真系统和实际的设备在界面外观上和操作回显、实时告警等行为上做到完全一致。仿真系统特有的仿真模型的建立可有助于在仿真过程中用一种系统模型的完备的映射关系来模拟实际的信号流程，做到在行为和结果上的仿真系统和实际设备的一致“ｊ。 目前很多机构已经就各单位实际使用的一些通信设备分别研制出了相应的训练仿真系统，但是每个系统的开发周期长，不同机型的终端界面大相径庭，开发出的产品通用性和可移植性差，使得平台之间的接口困难。因此，提出建立一种通用模型的总体思想，以此提高它们的开发效率。 ２模型的提出 在对目前通信领域中应用比较普遍的ＳＤＨ光纤通信设备、Ｃ＆０８程控交换机和ＺＸＪｌＯ程控交换机、ＳＸ一２０００Ｓ交换机等设备进行分析后认 为，它们具有以下基本特征； （１）对于交换机的软件系统，其显示和操作方式随着机型不同而不同，但归根结底它们都是在硬件设备配合下，通过若干操作完成一定功能。 （２）对于交换机的硬件系统存在着与软件类似的情况。虽然不同机型交换机硬件由于其控制方式、功能模块划分方式，甚至是外形等的不同， 导致具体电路单板的差异，但从整个呼叫流程来 看，其提供的硬件功能支持是基本一致的。另外，训练仿真系统的模型不是利用映射关系建立的基础模型，而是在课题研究所需的特定条件下建立的集总模型。利用这种模型实现的仿真系统，其功能划分只注重输入输出性状的一致，而不要求内部结构具有同态性，即其内部功能实现对用户可封装起来。这样，就可以在满足仿真研究要求和目的的前提下，以硬件功能为依据，以相同的输入输出为接口建立起通用的模型。 因此，无论对哪种通信设备开发仿真训练系统，都可以先简单地划分为３个抽象的模型：底层的数据库模型、中间层的系统运行算法模型和高层的可视化界面模型来实现。仿真系统模型结构如图１所示。系统数据库模型记录通信系统的组 成、参数、工作状态和系统数据等；系统运行算法 模型是系统运行机制的算法模型，描述可视化界面模型操作对数据库模型的映射方式和数据库模型对可视化界面模型的映射方式；可视化界面模 收稿日期：２００５—０７—２０ 作者简介：雷峻（１９７１一），男，江西南昌人．武汉理工大学自动化学院讲师 万方数据
流域水文模型研究进展
流域水文模型研究进展 姓名：杨柳专业班级：水文学及水资源研1017班学号：1008150845 摘要：流域水文模型是水文研究的重要工具之一。本文较全面、较系统地对其概念、分类和国内外研究进展情况进行了综述，并简要介绍了分布式流域水文模型。探讨了未来的发展方向,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。 关键词：流域，水文模型，分布式流域水文模型，发展 Abstract:Hydrological model is an important tool for hydrological research. This more comprehensive, more systematic way of its concepts, classifications and research progress at home and abroad were reviewed, and briefly describes the distributed hydrological model. And it explored the future direction of development. I believe that it has important reference value and reference in peer-related work. Keywords:river basin; hydrological model; distributed hydrological model; development 1前言 流域水文模型把流域总体看成是一个系统，输入为降雨等，输出为出流流量等。流域内的水文过程则是系统的状态，是根据水文概念推理计算出来的。随着全球性缺水问题日益严重，水污染、水资源分布不均衡等问题的日益突出，就要求人们不断加强水文学的定量化研究，而流域水文模型就是其中发展较为迅速的研究领域。它有助于我们在利用水资源、分配水资源中提供合理的、科学的依据。流域水文模型在进行水文规律的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。因此，掌握常见的流域水文模型是必要的。 20世纪以来流域水资源问题日益突出，为了提高流域整体管理水平和科技水平，“数字流域”的建设正在日益兴起。模型建设尤其是流域水文模型的建设是“数字流域”建设的核心内容和基础工作。数字水文模型就是构建在DTN/DEM基础之上的一种分布式水文模型，先由DEM建立数字高程水系模型，再与数字产流模型和数字汇流模型有机结合形成数字水文模型，其基本框架见图1。数字水文模型是一种有物理基础结构的包含大量信息的现代化模拟技术，流域所有下垫面(诸如流域分水线、子流域集水面积、水系、地形、植被、土壤)都是栅格型数字式的点阵，流域产流单元、汇流路径、水系是根据地形由计算机自动生成[1]。 2流域水文模型的概念及分类 水文现象是一种非常复杂的现象，它不仅受降雨特性的影响，还受流域下垫面、人类活动等因素的影响。因此，多年来水文学者一直在不断地探索和研究，以便揭示水文现象及其发展变化规律。但是，至今仍有许多问题尚未解决。在没
第四章___新安江流域水文模型
第四章新安江流域水文模型 4.1 概述 流域水文模型可分为物理模型、概念性模型和系统模型。在水文预报中，概念性模型和系统模型应用较多，此处主要介绍概念性流域水文模型。 概念性流域水文模型属于数学模型，它与物理模型相比，具有许多优点：一是它的所有条件均可由原型观测资料直接给出，不受比尺的限制，即数学模型无相似律问题；二是它的边界条件及其它条件可严格控制，也可随时按实际需要改变；三是它的通用型较强，只要研制出一种适用的应用软件，就可用来解决不同的实际问题；四是它具有理想的抗干扰性能，只要条件不变，重复模拟可以得到相同的结果，不会因人、因地而异；五是它的研制费用相对较低。因此，流域水文模型的研制和应用受到水文学家和水文工作者的普普遍重视。 世界上第一个流域水文模型－Stanford模型出现在20世纪60年代，目前全世界已提出数以百计的流域水文模型。主要包括由美国天气局V. T. Sitten提出的API模型、N. H. Crawford和R. K. Linsley提出的斯坦福模型以及R. J. C. Bernash 等提出的萨克拉门托模型，日本国立防灾科学研究中心菅原正已教授提出的水箱模型，丹麦技术大学提出的NAM模型，以及原华东水利学院赵人俊教授提出的新安江模型。这些概念性水文模型对流域的降雨径流过程进行了较为细致的模拟。由于这些模型具有较好的结构形式和良好的模拟预报精度，因此在洪水实时预报中得到广泛地应用。本文主要介绍国内应用最为广泛的新安江三水源模型。 4.2 新安江模型的基本原理 原华东水利学院的赵人俊教授于1963年初次提出湿润地区以蓄满产流为主的观点，主要根据是次洪的降雨径流关系与雨强无关，而只有用蓄满产流概念才能解释这一现象。上个世纪70年代国外对产流问题展开了理论研究，最有代表性的著作是1978年出版的《山坡水文学》，它的结论与赵人俊先生的观点基本一致：传统的超渗产流概念只适用于干旱地区，而在湿润地区，地面径流的机制是饱和坡面流，壤中流的作用很明显。20世纪70年代初建立的新安江模型采用蓄满概念是正确的。但对于湿润地区，由于没有划出壤中流，导致汇流的非线性程度偏高，效果不好。80年代初引进吸收了山坡水文学的概念，提出三水源的新安江模型。 新安江模型是分散性模型，可用于湿润地区与半湿润地区的湿润季节。当