论文实例-新安江模型评述
基于新安江模型的半干旱地区土壤墒情预测研究
基于新安江模型的半干旱地区土壤墒情预测研究席琦（国能大渡河流域生产指挥中心，四川成都610041）摘要土壤墒情预测对水旱灾害防治、提高水资源利用效率、促进农业可持续发展具有重要意义。
本文利用某流域2005—2007年根区土壤水分（0~30cm、>30~60cm和>60~90cm共3层）及气象逐日数据资料，采用改进的新安江模型（基于Penman-Monteith模型的3种蒸发模式），预测不同干湿年份的土壤墒情。
结果表明：单层蒸发模式对于湿润年份的模拟精度较高，但对于干旱年份模拟效果仍不理想；双层蒸发模式的模拟精度最高，适用于半干旱地区湿润年份和部分偏干旱年份的土壤墒情模拟，但对于无雨期较长的干旱年份，模拟的蒸发量偏高，导致土壤墒情预测值偏低。
关键词土壤墒情；半干旱地区；新安江模型；PM模型；湿润年份；干旱年份中图分类号S152.7文献标识码A文章编号1007-5739（2024）03-0128-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2024.03.029开放科学（资源服务）标识码（OSID）：土壤水是连接地表水以及地下水的纽带，其含量、质量和形态不但与水文水资源有着密切的联系，也与农业气象密切相关。
土壤水作为“四水”转化的重要枢纽，不管是灌溉水，还是天然降水，都要先转化为土壤水后才能被作物根系吸收[1]。
土壤水资源是可被开发利用的资源[2]。
随着人类社会的不断发展，对水资源的需求量也越来越大，许多组织、国家都非常重视对土壤水的开发和研究，特别是在干旱半干旱地区，土壤积蓄了绝大部分降水资源[2]。
我国是一个农业大国，农业生产用水量大，水资源短缺对我国农业和国民经济的发展有着直接影响。
尤其是在干旱、半干旱地区，水资源短缺现象更为突出，土壤水分是农作物利用的唯一水资源，也是干旱地区植物生长的主要限制因子[3]，其含量直接影响着农业的命脉，是农业水资源系统的核心。
土壤水分的研究是解决我国农业生产用水资源的有效途径，因而需将水资源开发利用的重心放在土壤水分上。
新安江模型理论研究的进展与探讨
模 型 的理 论体 系 ，探讨 了新 安江模型理论 发展的方 向 ，
总结了未来模 型发展过程 中需 保持的理论方法和可能 的
创 新点及 实施 途径 ； 最后做 出了总结 。总之 ， 新安江模型 具 有其 鲜明的理论特色 ，在保 持它基 本理论体系 的基础
目前 ． 物理模 型 的研究 似乎 过度 强调 和依 赖计 算能 力 ， 比如空 间数 据 的处理 能力 以及 大型 水流 动力 方程 的求 解 速度 等 。 显然 ， 流域 的空 间变 异和 复杂 性要 远超 过渠 道（ 河道 ） 和水库 （ 湖泊 ） 等水 体 ， 这 决定 了模 拟 流域 水 文过 程 的难 度要 远高 于对 河流 等水 体水 动力 过程 的模 拟 。 因此 ， 一 味 强调建 立 大型水 流 动力方 程组 ， 并采 用 各种 离 散格 式求 解 ． 不 仅不 能有 效解 决 问题 ， 反而 加剧 了尺度 及参 数化 等 问题 ，将进 一步 阻碍 物理 模型 自身 理论 的发展 ， 这 显然 背离 了物理 模 型发展 的 ６ ９年 Ｆ ｒ ｅ ｅ ｚ ｅ和 Ｈ ａ ｒ ｌ ａ ｎ ［ ］ 发表“ 具 有 物理 基
础 的水 文 响应 模 型 的蓝 图” （ Ｂ ｌ ｕ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｍｏ ｄ ｅ １ ）
（ １ ．河海 大 学水 文水资 源 与水利 工程科 学 国家 重点 实验 室，江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ；
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
新安江模型的应用
新安江模型的应用张利茹河海大学水文水资源学院，南京（210098）摘要：新安江降雨径流模型应用在梁辉水库上，采用2002年至2006年五年的降雨和蒸发资料对该流域进行日模和次模的模拟，得出的结果还比较满意。
为了找出新安江模型的敏感性参数，本文在其他研究人员的基础上，选出公认的比较敏感的参数，把它们的值分别变成初始值的80%、90%和110%（CG除外）后进行模拟计算，得出的结果证实了学者们的说法。
关键词：新安江模型，梁辉水库，敏感性分析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【1】。
几十年来，很多专家和学者都致力于新安江模型的应用和发展上，发表了数以百计篇文章(像赵仁俊，1992；程等人，2002)，但很少有用一个实际例子来研究新安江模型参数的敏感性问题的，实际上，新安江模型参数的命感性分析会有助于该模型的更广泛的应用，例如，对于无资料的地区或是资料不全的地区，参数的敏感性分析将显得更加有用。
2. 新安江模型结构新安江模型是分散性的模型，常按泰森多边形法把全流域分成许多单元流域，产流部分采用蓄满产流模型，另增加了流域不透水面积占全流域面积之比的参数IMP。
蒸发部分采用三水源蒸散发模式。
河道洪水演算采用马斯京根法。
地面径流的汇流采用经验单位线，并假定每个单元流域上的无因次单位线相同，简化结构。
地下径流的汇流采用线性水库。
对每一个单元流域作汇流计算，求得单元流域出口流量过程。
再进行出口以下的河道洪水演算，得出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[2]。
新安江模型流程图如图1。
基于概念型降雨径流蓄满产流的新安江模型，其参数可大致划分为四种类型，如下述：（1）蒸散发。
此部分的参数包括K、C、WUM、WLM。
第二章 新安江模型
对总径流积分：
PE A
R
A
f ' dW F
PE A
A
W B [1 (1 ) ]dW ' WMM
'
P E A WMM
A 1 B P E A 1 B R P E WM [(1 ) (1 ) ] WMM WMM
P E A WMM
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；而降雨径流理论关系的建立，解决了考虑流域 降雨不均匀的分布式产流计算问题。
按照蓄满产流的概念，采用蓄水容量面积分配曲线来考虑
土壤缺水量分布不均匀的问题。所谓蓄水容量面积分配曲线是： 部分产流面积随蓄水容量而变化的累计频率曲线。
2.2 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。
新安江模型各层次功能、计算方法和相应参数
2.3 模型计算
1、蒸散发计算
蒸散发计算采用三层模型，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
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。
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为水平方向空 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。 ③对许多流域资料的分析表明，即使是同一流域，各次 洪水所分析出的也不相同，而且有的时候变化很大，很难进 行地区综合和在时空上外延，应用时任意性大，常造成较大 误差。
论文实例-新安江模型评述
新安江模型评述宫兴龙1（1.东北农业大学水利学院、黑龙江、哈尔滨 150030）摘要：针对目前对新安江模型构建的机理和使用条件不是十分清楚的情况（目的），本文从新安江模型的面雨量算法的适用性、蓄水容量曲线的选取、产流机制、产流方法、汇流机理和汇流方法等六方面对新安江模型进行深入的分析。
（方法）对目前新安江模型使用情况进行汇总和归纳出新安江使用情况。
（方法）文章介绍了近年来新安江模型在结构、理论方法及应用等方面取得的进展，认为新安江模型是一个不断发展的模型理论体系。
（结论）本文可以为应用新安江模型给提供参考，也为评述水文模型提供了方法。
（意义）关键词：新安江模型；产流；汇流；模型应用英文名称GONG xinglong1（1．School of Water Conservancy and Construction Northeast Agricultural University，Haerbin，150030）Abstract:Key words:1.引言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1作者简介(小5黑)：姓名（出生年份-），性别，××省××市（县）人，职务，学历。
主要从事××××方面研究。
E-mail：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。
（简要叙述一下模型的构建过程）新安江被水文学家和学者广泛的应用和改进[1]。
（说明模型应用比较广泛、模型非常重要或模型对学科有指导意义等）虽然新安江模型被广泛的使用，但很多学者在应用时新安江模型时，对该模型构建的机理和使用条件认识不是十分清楚，在应用常常出现效果不好情况，针对这种情况本文对新安江模型构建和使用情况进行了一个深入的分析。
6-新安江模型
G
2019/5/7
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
2019/5/7
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:
新安江水文模型简介
《流域水文模拟》结课报告新安江模型的原理、结构及应用、发展历程The principle, structure, application anddevelopment process of Xin anjiang Model作者姓名：孔旭学科、专业：水文学及水资源学号：指导教师：王国利完成日期： 2016年8月30日大连理工大学Dalian University of Technology摘要新安江模型是河海大学提出的一个概念性降雨径流模型，具有原创性，是我国为数不多的被国际上广泛认可的水文模型。
新安江水文模型在我国湿润与半湿润地区广为应用，取得了良好的效果。
经过近50年的发展，新安江模型已经从最初的专门从事水库入库洪水预报的单一功能模型发展为适合用于水文预报、水资源管理、水土资源评价、面源污染预测、气候变化和人类活动影响研究的多功能的水文模型；其部分参数已从靠经验率定发展为可以进行物理推求。
总之，新安江模型是一个不断发展的模型体系。
本文主要由三部分构成。
第一部分为新安江模型简介，回顾了新安江模型产生的历史背景和发展历程，介绍了新安江模型的基本原理和结构体系；第二部分讲述了新安江模型参数的物理意义及其率定；第三部分为新安江水文模型在英那河流域防洪规划编制当中的应用。
关键词：水文模型；新安江模型；洪水预报The principle, structure, application and development process of Xin anjiang ModelAbstractXin anjiang Model originally proposed by Hehai University is a conceptual rainfall runoff model and is also one of the few widely recognized international hydrological model in China. Xin anjiang hydrological model was widely used in our humid and semi-humid areas, and achieved good results.After nearly 50 years study, Xin anjiang model has been developed from the single-function of reservoir flood forecasting into multi-purpose model including hydrological forecasting, water resources management, water and soil resources evaluation, non-point source pollution prediction, climate change and human activities versatile hydrological model studies. And part of its parameters can be acquired through physical calculation instead of experience. In short, Xin anjiang model is an evolving model system.This paper consists of three parts. The first part is about the brief introduction of Xin anjiang model, which recalls the historical background and the development, as well as introduces the basic principles and architecture; the second part describes the physical meaning of Xin anjiang model parameters and calibration; the third part is about the application of Xin anjiang model in Ying Na River Basin flood control planning.Key Words: hydrological model; Xin anjiang model; Flood forecasting目录摘要.............................................. 错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
新安江模型评述
宫兴龙1
（1.东北农业大学水利学院、黑龙江、哈尔滨 150030）
摘要：
针对目前对新安江模型构建的机理和使用条件不是十分清楚的情况
（目的），
本文从新安江模型的面雨量算法的适用性、蓄水容量曲线的选取、产流机制、产流方法、汇流机理和汇流方法等六方面对新安江模型进行深入的分析。
（方法）
对目前新安江模型使用情况进行汇总和归纳出新安江使用情况。
（方法）
文章介绍了近年来新安江模型在结构、理论方法及应用等方面取得的进展，认为新安江模型是一个不断发展的模型理论体系。
（结论）
本文可以为应用新安江模型给提供参考，也为评述水文模型提供了方法。
（意义）
关键词：新安江模型；产流；汇流；模型应用
英文名称
GONG xinglong1
（1．School of Water Conservancy and Construction Northeast Agricultural University，Haerbin，150030）Abstract:
Key words:
1.引言
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
1作者简介(小5黑)：姓名（出生年份-），性别，××省××市（县）人，职务，学历。
主要从事××××方面研究。
E-mail：
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。
（简要叙述一下模型的构建过程）
新安江被水文学家和学者广泛的应用和改进[1]。
（说明模型应用比较广泛、模型非常重
要或模型对学科有指导意义等）
虽然新安江模型被广泛的使用，但很多学者在应用时新安江模型时，对该模型构建的机理和使用条件认识不是十分清楚，在应用常常出现效果不好情况，针对这种情况本文对新安江模型构建和使用情况进行了一个深入的分析。
（发现模型构建上问题或使用问题，
本文采用什么方法进行处理，
得到的结果是什么样子）
2.蒸散发
新安江模型计算蒸散发是通过由水面蒸发推求流域蒸散发。
常用的水面蒸发有热量平衡法、空气动力学法、混合法、水量平衡法和经验公式法。
由于一个流域的水面蒸发应用公式法计算蒸发比较困难，传统的求水面蒸发是利用仪器进行观测，举例（），
站点设置要求
3.面雨量计算
由点雨量推求面雨量传统方法，泰森多边形法、算术平均、等雨量线法、距离倒数法等，雨量站设定的要求。
现代方法——降雨空间分布的测定——雷达测雨，
一般新安江模型采用泰森多边形，泰森多边形对雨量站要求？
如果选取算术平均对雨量站要求？
4.产流
产流机制有蓄满产流和超渗产流等两类。
传统的新安江模型使用蓄
满产流————蓄水容量曲线（线型有什么要求？）————使用条件？
为了反映降雨空间分布及下垫面条件——分单元产流——如何分单元？
5.水源划分
两水源和三水源稳定下渗率推求——导向三水源
6.坡面汇流
传统单位线——使用条件？
地貌单位线——理论解释——方法优越型——使用条件？
网格水滴——理论解释——方法优越型——使用条件？
7.河道汇流
水文法：马斯京根、特征河长法等使用情况及应用条件
水力学法；线性扩散波等
8.新安江模型的应用情况
新安江模型描述的流域降雨之后的水流运动情况、即产流情况、汇流情况。
从模型的构建机理分析其可以得出其能反映流域的产流量、坡面汇流和河道洪水运移情况。
根据新安江模型的这新特点，水文学家和学者，对新安江进行广泛使用，
其主要应用在（查文献），
应用情况如何？
问题所在？
9.结论
新安江模型适用地区为湿润与半湿润地区，以蓄满产流为主。
在湿润与半湿润地区应用比较广泛，使用效果较好。
在湿润与半湿润地区应用新安江模型主要是流域产流量计算机预报、土壤墒情、土壤侵蚀等。
由于在干旱与半干旱地区的降雨产流以超渗为主，很多学者对新安江模型进行了改进，添加了超渗产流部分。
在南方应用新安江模型主要是流域产流量计算机预报、土壤墒情、土壤侵蚀等。
参考文献：（要求至少20篇）
[1]李琼芳,谢伟,薛运宏,等.新安江模型在土壤侵蚀模拟中的应用[J].水电能源科学, 2010,28(3):11-13.。