6 新安江模型解读

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新安江模型介绍

新安江模型介绍
R[i]=PE[i]-(WM-W[i]);
}
//时段末土壤各层蓄水量的计算
if(i+1==N)
break;
else
{if(PE[i]<=0)
{if(WU[i]+P[i]>=EP[i])
{
WU[i+1]=WU[i]+P[i]-E[i];
WL[i+1]=WL[i];
WD[i+1]=WD[i];
}
else if(WL[i]-EL[i]>0)
水文第七组成员:刘俊、冯远、曹胜荣、杨春智
数据输入:刘俊、冯远、曹胜荣、杨春智
程序编写:杨春智
总结报告:杨春智、曹胜荣、冯远、刘俊
小组成员:杨春智、曹胜荣、冯远、刘俊
2010年11月08日
10壤中流消退系数CI
若无壤中流CI=0,若壤中流丰富,则CI=0.9
本小组经过程序的编写,用C++语言编写了新安江模型的计算界面,通过界面填写各种参数的数值调试计算结果,从而达到参数的简单率定。
部分(i=0;i<N;i++)
{
W[i]=WU[i]+WL[i]+WD[i];
}
}
}
}
在参数的率定过程中,KC,SM,KG,KI,CI,CG都属于敏感参数,而UM,LM,C,WM,B,IM,EX都是不敏感参数
本小组采用的资料为
流域面积
(km2)
流量测站
洪水要素摘录
蒸发测站
雨量测站
降水量要素摘录
夫夷水
522
资源(二)(13)
资源(二)(13)
新宁(27)
枫木(20)、

集总式水文模型-新安江模型介绍

集总式水文模型-新安江模型介绍

WM
B
IMP
透水面积
不产流面 积(1-FR)
产流面积 FR
产流量R
不透水面积 产流量RIMP
张力水W 上层WU 下层WL 深层WD
SM 自 EX
地面径流Rs
地面径流总 入流
UH
地面径 流出口
流量
由 水
KS
壤中流Rss
KSS 壤中流出口 流量
输出
S
KG
地下径流Rg KKG地下径流流域 出口流量
总出流Q
作出客观的估计和评价,而且要尽可能地对模型结构加以合理性检查和论证,经过 适当调整后付诸应用
模型参数分类
1、具有明确物理意义的参数 可直接量测或用物理试验和物资料反求。
3、具有一定物理意义的经验参数 可以先根据其物理意义确定参数值的大致范围,然后用实测水
模型计算流程
模型各层次结构功能、计算采用的方法和相应参数
层次 功能 方法
参数
第一层次 第二层次 蒸散发计算 产流计算 三层模型 蓄满产流
KC、UM、 WM、B、 LM产、流C12个参数 IM
第三层次
第四层次
水源划分
汇流计算
二水源 三水源 坡面汇流 河道汇流
稳定 下渗率
自由水 蓄水库
单位线
或线性水库 或滞后演算
C0 C1 C2 1
C0
0.5t Kx 0.5t K Kx
C1
0.5t Kx 0.5t K Kx
0.5t K Kx C2 0.5t K Kx
模型应用例证
• 1、流域概况 • 2、产流方式论证 • 3、选用资料 • 4、流域划分 • 5、产汇流计算 • 6、模型参数率定及检验 • 7、模拟结果 • 8、误差分析

新安江模型 陕北模型

新安江模型 陕北模型

东南大学交通学院桥涵水文资料整理指导老师:许崇法姓名:郭赵元学号:21710131目录第一章新安江模型 (3)1.1 新安江模型简介 (3)1.2 新安江模型的基本原理 (3)1.3 新安江模型结构 (4)第二章陕北模型 (6)2.1陕北模型简介 (6)2.2 陕北模型结构 ............... .. (7)2.3 模型评述 (8)第一章新安江模型1.1新安江模型简介新安江模型始建于 1973 年,采用蓄满产流的概念,以土壤含水量达到田间持水量后才产流,是个分布式的概念性模型,30 多年来在我国湿润与半湿润地区有广泛应用,并发展改进为三水源的以及其他多水源的模型。

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。

1.2新安江模型的基本原理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。

它把全流域分为许多块单元流域,对每个单元流域作产汇流计算,得出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,就求得了流域的总出流过程。

该模型按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发,按蓄满产流概念计算降雨产生的总径流量,采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。

新安江模型原理

新安江模型原理

新安江模型基本原理1.1 新安江模型原理原华东水利学院(现为河海大学)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》,它的结论与赵人俊教授的观点基本一 致:传统的超渗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 年代初引进了山坡水文学的概念,提出三水源的新安江模型。

新安江三水源 模型流程图见下图 1.1。

图 1.1 三水源新安江模型流程图新安江水文模型按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发, 按蓄满产流概念计算降雨 产生的总径流量, 采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。

在径 流成分划分方面,对三水源情况,按“山坡水文学”产流理论用一个具有有限容积和 测孔、孔底的自由水蓄水库把总径流划分为饱和地面径流、 壤中水径流和地下水径流。

在汇流计算方面, 单元面积的地面径流汇流一般采用单位线法, 壤中水径流和地下水 径流的汇流则采用线性水库法。

河网汇流一般采用分段连续演算的 Muskingum 法或UH 或L ,CS单元 面积出流 KEXEIMWM BUM S KGLM C不透水面积产流RB壤中总 入流QICG地下流RGSM EX滞时演算法,但它一般不作为新安江模型的主体。

模型中主要参数如表 1.1 所示表 1.1 新安江(三水源)模型参数的定义计为分散性的,主要是为了考虑降雨分布不均的影响,其次也便于考虑下垫面条件的不同及其变化。

降雨分布不均,不但对汇流产生明显的影响,而且对产流也会产生明显的影响。

6-新安江模型

6-新安江模型
A E
G
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N
B
本次降雨形成的径流过程
H
C 直接径流
地下径流
B’ C’
F D’
I
D t(h)
18
2、用试算法求fc
RSi

Ri

fi F
f c t i
RS
n 1
RSi
n 1
Ri
n 1
fi F
f c t i
又fi R F PE
得:
n
Ri RS
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
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11
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):
End If
w(1) = w(1) + p(i) - r - e(1)
w(2) = w(2) - e(2)
w(3) = w(3) - e(3)
If w(1) > wm(1) Then
(6 - 5)
A
f
A
WWM
W 0
(1
)dWWM F

0
(1
)dWWM
WWMM

A

WWMM 1-

(1 -
W WM
1
) 1 B

(6 - 6)
c)流域产流计算 P-E>0时,产流,否则不产流 ,产流时:
P E A WWMM时: R P E (WM W) P E A WWMM时:

水文预报- 新安江模型

水文预报- 新安江模型

O2 = C0 ⋅ I 2 + C1 ⋅ I1 + C2 ⋅ O1
水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ预报

FR = R / PE
R = FR × PE
FR
第二节 新安江模型
5.2.3 模型计算 模型计算——2、产流计算模块 、 不透水面积占全流域面积的比例——IM 不透水面积占全流域面积的比例 R' = R ×(1-IM)+ PE ×IM - ) 为地表净雨。 且PE ×IM 为地表净雨。
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 模型计算——3、分水源计算模块 、 (1)PE≤FC, PE/△t= i ≤ fC =FC /△t , ) , △ △ RG=R RS=0 (2)PE≥FC, PE/△t= i ≥ fC =FC /△t , ) , △ △ RG=R/PE×FC=α×FC × × RS=R-RG
水文预报
CH5 流域水文模型
第二节 新安江二水源模型
5.2.2 模型结构 模型结构——四个模块 四个模块
产流 计算 蒸散发 计算 分水源 计算 汇流 计算
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 P P≤E 三层蒸发 模型求E 模型求 R=0 蓄满产流 模型求R 模型求 W末=W初+P-E WU末=WU初+P-EU 末 初 WL末=WL初- EL 末 初 WD末=WD初- ED 末 初 △W =PE-R≥0 W末=W初+△W △ 自上而下补给 P>EP E=EU=EP PE=P-E=P-EP
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 模型计算——4、汇流计算模块 、 (1)坡地汇流 ) 地面净雨——时段单位线法 时段单位线法 地面净雨

第三章新安江模型

第三章新安江模型

R P E (WM W0)
表明,在蓄满产流模式下,总径流量是降水量、雨期蒸 散发量和流域初始土壤含水量的函数。
3.水源划分
按蓄满产流模型计算出的总径流量 R中包括了各 种径流成分,由于各种水源的汇流规律和汇流速度不 相同,相应采用的计算方法也不同。因此,须进行水 源划分。
(1)二水源
二水源的水源划分结构是根据霍尔顿的产流概念,
(2)三水源 对S’积分
S0
AU 0
(1
f F
)dS '
AU 0
(1
S' MS
)EX
dS '
S0
MS [1 (1 EX 1
AU MS
)EX 1 ]
SM MS EX 1
AU
MS
1 (1
S0 SM
1
)1 EX
(2)三水源
产流面积FR为: FR R PE
对地面径流RS积分
Q AU
RS
(2)三水源
由于饱和坡面流的产流面积是不断变化的,所以在
产流面积上自由水蓄水容量分布是不均匀的。三水源
水源划分结构是采用类似于流域蓄水容量面积分配曲
线的流域自由水蓄水容量面积分配曲线来考虑流域内
自由水蓄水容量分布不均匀的问题。所谓流域自由水
蓄水容量面积分配曲线是指:部分产流面积随自由水
蓄水容量而变化的累计频率曲线。流域自由水蓄水容
EL=C×(EP-EU),ED=0 若 WL>C×LM 且 WL<C×(EP-EU) 则
EL=WL,ED=C ×(EP-EU)-WL
2.产流计算(蓄满)
蓄满产流是指:降水在满足田间持水量以前不产流, 所有的降水都被土壤所吸收;降水在满足田间持水量 以后,所有的降水(扣除同期蒸发量)都产流。 其概念就是设想流域具有一定的蓄水能力,当这种蓄 水能力满足以后,全部降水变为径流,产流表现为蓄 量控制的特点。湿润地区产流的蓄量控制特点,解决 了产流计算在这些地区处理雨强和入渗动态过程的问 题;

第六章新安江模型2

第六章新安江模型2
③对许多流域资料的分析表明,即使是同一流域,各 次洪水所分析出的FC也不尽相同,而且有的时候变化还很 大,很难进行地区综合和在时空上外延,应用时其任意性 大,常造成较大误差。
(2)三水源 三水源的水源划分结构应用了山
三水源新安模型蒸散发计算采用三层模型;产流计 算采用蓄满产流理论;用自由水蓄水库结构将总径流划 分为地表径流、壤中流和地下径流三种;流域汇流计算
采用线性水库;河道汇流采用马斯京根分段连续演算或
滞后演算法。
6.2.1 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。
存在的主要问题: ①用FC划分水源是建立在包气带岩土结构水平方向空 间分布均匀的基础上,这假定往往与实际情况不符。 ②用FC划分水源没有考虑包气带的调蓄作用,在某些 流域实际计算结果表明,壤中流的坡面调蓄作用有时比地 面径流大得多;直接进入地下水库没有考虑坡面垂向调节
作用,即包气带的调蓄作用;由于地表径流和壤中流的汇 流规律和汇流速度不同,两者合在一起采用同一种方法进 行计算,常会引起汇流的非线性变化。
二水源的水源划分结构简单,计算与应用方便。但方 法经验性强,因为用一般分割地下径流的方法所分割出来 的地面径流实际上常常包括了大部分壤中流在内。国内外
学者研究成果表明,雨止至地面径流终止点之间的历时, 实际上比较接近于壤中流的退水历时,远远大于地面径流 的退水历时。所以,稳定下渗率的界面就不是在地面,而 是在上土层和下土层之间。
6.2 新安江模型
新安江流域水系及站网分布图
1973年,河海大学赵人俊教授领导的研究组在编制 新安江入库洪水预报方案时,汇集了当时在产汇流理论 方面的研究成果,并结合大流域洪水预报的特点,设计 了国内第一个完整的流域水文模型—新安江流域水文模 型,以下简称新安江模型。最初研制的是二水源新安江 模型,80年代中期,借鉴山坡水文学的概念和国内外产 汇流理论的研究成果,提出了三水源新安江模型。
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(6 - 3)
大量资料表明,WWM~f/F有如下关系:
f 1 (1 F f 或 1 (1 F
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WWM B ) WWMM WWM B ) WWMM
(6 - 4)
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则:
WM

1
0
WWMd (f / F)
WWMM 1 B
(6 - 5)
对纵坐标积分 :
A f WWM W (1 )dWWM (1 )dWWM 0 0 F WWMM 1 W 1 B A WWMM 1 - (1 ) (6 - 6) WM A
(6 - 7)
产流计算特点:雨强对产量无影响,产流量取决于P-E与W。
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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。
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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):
R ( P E ) ( W2 W1 )
EU EL ED
WUM
WLM
C
出流过程
KE XE
径流 R
径流
R
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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。
层次 1层 2层 3层 坡面汇流 4层 汇流计算 河道汇流 功能 蒸发 产流 水源划分 计算 计算 二水源 三水源
方法 三层 蓄满 稳定下 自由水 单位线或线性水 模型 产流 渗率 水库 库或滞后演算法
参数 KC UM LM C WM B FC SM EX KG KI UH或 CS CI CG
c)流域产流计算 P-E>0时,产流,否则不产流 ,产流时:
P E A WWMM 时 : R P E ( WM W ) P E A WWMM 时 : R P - E - (WM - W) - WM1 - (P - E A)/WWMM

1 B

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式(6 1)中 , R RS RG , 即 RG FC RS R - RG P - E - FC FC : 时段稳定下渗量
b)流域蓄水容量曲线(超蓄产流模型的核心)
(6 - 2)
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
马斯京根法或滞 后演算法
KE XE 或 L
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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))
蒸散发E 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 WM B FC 地下径流 RG KKG 地下径 流过程 单元流域 不透水面积 IMP 地面径流 RS UH 地面径 流过程
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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:
测站 D A4 A3 C B A5 E A B C ai (%) 24 21 37
D E
合计
8 10
100
A
A1
A2
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5
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6
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。
6 新安江模型
目录
1. 2. 3. 4. 5. 概述 二水源新安江模型 三水源新安江模型 新安江模型的改进 新安江模型的应用
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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。
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。
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Rainfall Averaging Methods Thiessen Polygons
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(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:
蓄满前: P E WW2 WW1 蓄满后: P E R 式中: P : 时段降雨量 E : 时段蒸散发量 R : 时段产流量
(6 - 1)
WW1 , WW2 : 时段初末的土壤含水量
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