hbv水文模型
气候变化对嘉陵江流域水资源和极端水文事件的影响
第 2 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 2 2024 年 4 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Apr. 2024 DOI:10.12170/20230611002李文鑫，金君良，舒章康，等. 气候变化对嘉陵江流域水资源和极端水文事件的影响[J]. 水利水运工程学报，2024（2）：20-33. （LI Wenxin, JIN Junliang, SHU Zhangkang, et al. Assessing the impact of climate change on water resources and extreme hydrological events in the Jialing River Basin[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（2）: 20-33. （in Chinese））气候变化对嘉陵江流域水资源和极端水文事件的影响李文鑫1, 2, 3，金君良1, 2, 3, 4，舒章康1, 2, 3, 4, 5，张建云1, 2, 3, 4，王国庆1, 2, 3, 4，陈宇薇1, 4(1. 水灾害防御全国重点实验室，江苏南京 210029； 2. 长江保护与绿色发展研究院，江苏南京 210098； 3. 水利部应对气候变化研究中心，江苏南京 210029； 4. 河海大学水安全与水科学协同创新中心，江苏南京 210098；5. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065)摘要: 全球变暖导致降水变率增大，水文波动性增强。
嘉陵江水资源丰富，科学预估其未来水资源变化及极端水文事件对支撑经济社会和生态环境平衡发展至关重要。
已有研究主要集中于嘉陵江历史径流演变，对气候变化背景下未来流域水资源响应及极端水文事件预估较少。
基于第6次国际耦合模式比较计划CMIP6计划的22个气候模式耦合可变下渗容量模型（VIC模型），预估了不同代表性典型浓度路径下嘉陵江流域未来径流变化趋势，分析了极端水文事件强度的未来演变趋势。
利用HBV水文预报模型推算贺江流域洪水致灾临界雨量
本文 利用 历史 水 文 、气 象 资 料 ，探讨 ＨＢＶ 水 文 模 型在贺 江 流域 的适 用 性 ，模 拟 区域 暴 雨 事 件 影 响 下该 流域 的水 文 响应 情 况 ，建 立 降雨 与 洪 水 的 定 量 响 应 关 系 ，确 定 暴 雨 致 灾 临 界 雨 量 ，并 进 行 应 用 效 果 检验 ，为 贺江 流域 暴 雨 洪涝 灾 害 防御 工 作 提 供 决 策 参 考 ，也 为进一 步 研 究气 候 变 化 对 水 资 源 的 影 响 提 供 理 论 基 础 。
ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｑｘｋｊ．ｎｅｔ．ｃｎ气 象 科 技 广 西气 象 局 科 研 项 目（桂 气 科 ２０１６Ｍ０３）、广‘西 自然 科 学 基 金 项 Ｍ（２ｏ１７Ｃ－ＸＮＳＦＢＡ１９８ｌ６５）、贺州 市科 技 项 日（贺科 转 １ ６０９０ｌ ６）资 助 作 者 简介 ：黄卓 ，女 ，ｌ９８５年 生 ，硕 士 ，主要 从 事 气 候 变 化 监 测 、灾 害 影 响评 估 研 究 ，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｚｈｕｏ００１＠ １６３．ｃｏｎｌ 收 稿 日期 ：２０１ ７年 ３月 ３ｌ Ｅｌ；定 稿 日期 ：２Ｏｌ８年 ２月 ６日
hbv水文模型
3.在我国的研究与应用现状
•在我国HBV模型的应用和研究比较少，应用比较多的是 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，改该所针对西 北干旱区内陆河流做了相关性研究工作。 • 康尔泗等(1999)根据径流形成过程和特征，应用HBV 概念性水文模型的产流和汇流的基本原理，对HBV模型进 行改进，首先建立了用以模拟出山月径流量对气候变化 响应的模型，对河西走廊黑河山区流域不同年平均气温 和年降水量变化趋势条件下出山径流的响应进行了模拟 计算。 • 其次是建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水 文模型，应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区 流域水量平衡进行了模拟计算，并对年径流和月径流进 行了预报
2.模型基本原理 HBV模型是一个降雨—径流模型，它包括了 流域尺度上的水文过程的概念性数值描述。一般 水量平衡方程定义为：
d P E Q SP SM UZ LZ Lakes dt
式中：Ｐ为降水；Ｅ为蒸发量；Ｑ为流量；SP为雪 盖；SM为土壤含水量；UZ为表层地下含水层； LZ为深层地下含水层;Lakes为水体体积。
2.(1)数据要求和修正
•同一地区各子流域的平均气候资料通过一个简单计算权重 的程序独立计算，权重结果由气候和地形因素或几何方法 （如泰森多边形法）确定。 •气候输入数据需进一步经过高程递减率参数校正，气温递 减率通常设定为海波每上升100m气温降低0.6℃。降水递减 率于地形关系密切，应根据当地的气候因素设定
2.(4)径流响应
• Q0、Q1最后通过一个三角形权重函数maxbas 对产生的径流过程进行过滤修匀，如下图
径流修匀过程
2.(4)径流响应
• 下层模拟水库包含各子流域的湖泊，但是在后来的模版模型 中，湖泊的洪水演算也可以很好地由蓄泄关系模拟代替，这种 模拟由各主要湖泊出口断面定义的子流域划分来实现。
HBV模型的概念研究
2.1.3 蒸散发
标准 HBV 模型由长期平均蒸散发能力的逐月数据来运行，通常基于 Penman 公式 (Penman,1948 年)。这些数据对于温度异常作了调整(Lindström 和 Bergström，1992)。作为替 代, 日值可由气温的比例而得, 但是用比例的月系数。只要水是可用的，即使它储存在雪中， 截留储存中的蒸发等于蒸发能力。如果使用截留程序，它也有可能减少土壤水分蒸发，以避
水流在河道中演进时的坦化变形可以通过参数LAG(即马斯京根法的K)和DAMP(即马 斯京根法的X)模拟,通常用马斯京根方程的改进版来计算。如果LAG是整数,用参数LAG把河 道分成几段,这样每一个河段都有滞时。如果DAMP=0,在前述的时段内,同一个河段的出流等 于入流,流量过程线没有任何的坦化变形。如果DAMP不等于0,过程线的形状将发生变化,一 个河段的出流由本时段的入流、前一时段的入流和出流得出:
HBV-96 模型结构 (Lindström 等, 1997)在图 1 中以图表形式呈现。该图只显示模型最重 要的特征，一些说明在下面给出。土地利用类型通常是空旷地,森林,湖泊,冰川。不同的植被 带的 SFCF, SFDIST, CFMAX, ECORR 和截留储存容量 IC 值不同,但林地和非林地的比值均 保持恒定不变。
UZ HQ ：HQ 对应的 UZ 值
2.1.1 降水和温度最优插值 标准模型使用较为粗糙的加权程序和失效率用于计算面雨量和面气温。HBV-96 中引入
了基于最优插值的地统计学方法 (例如,Daley,1991)作了介绍。这种方法经常用于气象学应用, 类似于克里格插值。该方法可纯粹基于气象站数据和降水/温度模式的常识。其中还可以补 充包括在气象模型中的信息,并考虑如地形和盛行风等因素,而这样的网格是由瑞典近 40 年
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 and development process of Xin anjiang Model作者姓名：孔旭学科、专业：水文学及水资源学号：21506149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 Xinanjiang 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 .............................................................. I Abstract .. (II)引 言 (1)1 新安江模型简介 (2)1.1 新安江模型起源 ............................... 错误!未定义书签。
水文模型大全
Water Rights Analysis Package (WRAP)
GIS Application in Hydrology and Hydraulics
Automated Geospatial Watershed Assessment Tool eCoastal Program BASINS version 4.0 GIS Weasel HAZUS-MH HEC-GeoRAS HEC-GeoHMS MapWindow NHDPlus Append Tool NRCS Geo-Hydro_ArcGIS NRCS Geo-Hydro_ArcView StreamStats Soil and Water Assessment Tool (SWAT)
Environmental Models
Agricultural Non-Point Source Pollution Models (AGNPS 98) Areal Nonpoint Source Watershed Environmental Simulation (ANSWERS)
Continuous Annual Simulation Model (CALSIM) Erosion Productivity-Impact Calculator/ Environmental Policy Integrated Climate (EPIC) Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF) LOAD ESTimator (LOADEST) One-dimensional Transport with EQuilibrium chemistry (OTEQ) Illinois Least-Cost Sewer System Design Model (ILSD) Illinois Urban Storm Runoff Model (IUSR) Water Quality/Solute Transport (OTIS) Soil Water Assessment Tool (SWAT) Large Scale Catchment Model, formerly CALSIM (WRIMS)
基于新安江模型的中小河流洪水预警预报 肖启英
基于新安江模型的中小河流洪水预警预报肖启英发表时间：2018-03-05T15:31:01.813Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：肖启英[导读] 摘要：中小河流的洪水预报工作是我国防洪工作的重点和难点，为提高中小河流洪水预报的有效性与及时性。
广东省水文局广州水文分局三善滘水文站广东广州 510000摘要：中小河流的洪水预报工作是我国防洪工作的重点和难点，为提高中小河流洪水预报的有效性与及时性。
文章阐述了中小河流洪水预警预报技术方法及其特点，并通过典型的实际案例，就具体的应用方法进行了论述，供参考。
关键词：洪水；防洪工作；水文预报模型洪水是我国频繁的自然灾害之一，不仅范围广、发生频繁、突发性强,而且损失大。
其中，中小河流一般位于山丘地区,洪水汇流时间短,突发性强,分布广,预见期短。
因此,中小河流洪水防治,首要的任务就是信息预警及预报，这也直接影响着我国整体经济的发展以及广大人民的人身安全和财产安全。
1 中小河流洪水预警预报技术方法及其特点预报模型与方法是水文预报系统的核心，可用于中小河流洪水预警预报的模型方法主要有新安江模型、水箱模型、API 模型、综合单位线法、地貌单位线法、河道汇流模型、参数移植法、雨量预警法、SHE模型、SWAT 模型、TOPMODEL、TOPKAPI 模型，以及其他缺资料地区的水文预报方法（PUB）等。
这些模型方法按照反映流域空间变化的能力可大致分为集总式水文模型、分布式水文模型和其他经验预报方法。
1.1 集总式水文模型集总式水文模型（Lumped Hydrologic Model）是将全流域当作一个整体，对流域参数（变量）进行均化处理，对流域表面任一点的水文过程用简单的基于水文规律的方程加以描述，其本质上只能反映有关因素对径流形成过程的平均作用。
常用的集总式水文模型有：Crawford 和Linsley（1966）提出的斯坦福模型，美国天气局Sittnr（1969）提出的API 模型，日本菅原正巳（1974）提出的Tank 模型，Robert 等（1979）提出的Sacramento 模型，爱尔兰国立大学工程水文系研制的SMAR 模型，以及最初由丹麦理工大学动力工程学院的Nielsen 和Hansen 提出（1973）、水力研究所在实践中逐渐完善的NAM 降雨径流模型，国内原华东水利学院赵人俊教授等（1980）提出的新安江模型等。
乌鲁木齐河流域致灾洪水临界雨量分析
乌鲁木齐河流域致灾洪水临界雨量分析陈颖;陈鹏翔;江远安;樊静;余行杰;白素琴【摘要】采用乌鲁木齐河流域的气象资料、水文资料以及地理信息数据和暴雨洪涝灾情数据,以乌鲁木齐河流域为研究对象,在了解其致灾降雨特征的基础上,利用统计模型和HBV水文模型分别分析其临界致灾雨量,评估模型计算过程和结果的优劣,讨论模型结果在天山山脉浅山地带中小河流域的合理性.在历史洪水过程的降雨量验证的基础上,通过对模型和计算过程及与实际情况的比较,HBV水文模型得到的二级和三级预警致灾临界雨量分别是40.6 mm和25.9 mm,而统计模型得到的二级和三级预警致灾临界雨量分别是47.5 mm和26.9 mm,两种方法模拟得到的致灾临界雨量均是合理并且实际可能出现的;从相关性上来看HBV水文模型模拟的结果要优于统计模型计算的结果,对西北地区有融雪性洪水补给的河流径流模拟具有借鉴意义.%The critical rainfall is an important index of the mountain torrents disaster forecast, which plays an important role in flood prevention. It determined the critical rainfall by different calculation methods, based on the presence or absence of hydrological and precipitation data By the XIAO-Quzi, Da-Xigou, BAI-Yanggou stations from January 1st, 2006 to December 31st, 2010. The HBV hydrological model and statistical model were used to calculate the critical rainfall caused disaster at Hero bridge station in Urumqi River Basin .Model and calculate process were analyzed and proven by the historical process of rainfall flood. HBV hydrological model set the rainfall runoff and snowmelt runoff simulation in one, through the generalized to consider the differences in elevation, vegetation and other surfaces to carry out the simulation of rainfall runoff.It has the reference significance to northwest rivers runoff snowmelt flood recharge simulation. Level 2nd and level 3rd disaster critical rainfall calculated by HBV hydrological model were 40.6 mm and 25.9 mm, which obtained from statistics model were 47.5 mm and 26.9 mm. Observed from the numerical value were reasonable and practical possible. To the fitting effect, correlation coefficient between the flow simulated by HBV model and actual flow simulation was 0.87. The multiple correlation coefficients between the statistical model and actual was 0.53. Contrasted with the correlation of simulation results, HBV model was better than statistical model. Contrasted with the results, the critical rainfall calculated by the HBV model and the statistical model is less than the actual minimum rainfall value of the flood process. By comparison, the critical rainfall calculated by the statistical model was more close to the real minimum rainfall value of flood process. In the calculated process, change trend of flow can be fitted well, but the peak value is always less than the actual value of the flow. This should be the main reason which critical rainfall final calculation is less than the actual minimum rainfall value of the flood process.【期刊名称】《沙漠与绿洲气象》【年(卷),期】2017(011)002【总页数】6页(P8-13)【关键词】HBV水文模型;统计模型;临界降雨量【作者】陈颖;陈鹏翔;江远安;樊静;余行杰;白素琴【作者单位】新疆气候中心,新疆乌鲁木齐 830002;新疆气候中心,新疆乌鲁木齐830002;新疆气候中心,新疆乌鲁木齐 830002;新疆气候中心,新疆乌鲁木齐830002;新疆气候中心,新疆乌鲁木齐 830002;新疆气候中心,新疆乌鲁木齐830002【正文语种】中文【中图分类】S421山洪灾害形成的机理非常复杂，诸多因素中降雨是引发山洪灾害最直接的外在动力因素[1]。
hbv水文模型资料
2. 发展历程：
HBV模型最初是一个很简单的集总式水文模型，后 来逐渐发展成为分布式（准确的说是半分布式）的水 文模型。其主要的发展历程如下：
1972：首次被瑞典国家水文气象局用于径流模 拟和水文预报
1975夏：加入了积雪和融雪模块，随后瑞典国家水文气象局在瑞典北部某一 流域开发了第一个可操作的预报系统，同年，该模型传入挪威
Q0，Q1-径流组成
EI-截留蒸散发
HQ-高流量参数
SM-土壤含水量 FC-土壤平均蓄水量 LP-潜在蒸发上限
KQH-HQ对应的消退系 数
UZHQ-高流量下的表层 水库含水量
BEFA-土壤消退系数
2.(1)数据要求和修正
•最流行的SMHI版HBV模型中，降雪程序通常以日数据运 行，但只要数据允许，更高精度也同样可行。
•一般数据需求包括子流域划分和连接，高程和土地 被覆，以及降水和气温时间序列资料（某些站点需要流 量观测时间序列）。其他版本的模型可能要求更多输入 数据。
•土壤含水量计算程序需要的数据是潜在散发（PE）通 常月平均标准值已经足够，如果有更详细的数据也适用。
2.(1)数据要求和修正
•同一地区各子流域的平均气候资料通过一个简单计算权重 的程序独立计算，权重结果由气候和地形因素或几何方法 （如泰森多边形法）确定。 •气候输入数据需进一步经过高程递减率参数校正，气温递 减率通常设定为海波每上升100m气温降低0.6℃。降水递减 率于地形关系密切，应根据当地的气候因素设定
HBV水文模型
Hydrologiska Fyrans Vattenbalans modell
制作人：王大环 学 号：107551500598
HBV水文模型
HBV模型
HBV 模型C2组1.HBV 模型的结构HBV 模型属于概念化的水文模型，该模型用概念函数对实际水文过程进行简化，因此一些必要的计算可以通过Excel 试算表执行。
通过将流域划分成子流域的形式，HBV 可以看成是一种全分布或半分部式的水文模型。
HBV 模型主要包括四个小模型：（1） 融雪与雪量累积模型（2） 土壤含水量与有效降水模型（3） 蒸散发模型（4） 径流模型2.1融雪与雪量累积模型HBV 模型标准融雪程序是一个度-日方法,基于空气温度,具有积雪的持水容量。
临界温度,TT,是用来区分由降雨降雪。
当温度下降低于临界温度,降水形式表现为降雪。
()m t S DD T T =⋅-2.2土壤含水量与有效降水模型HBV 模型的土壤水分计算基于改进的水桶理论,它假定流域储水能力的统计分布。
这是控制径流形成的最主要的部分。
()eff m SM P P S FC β⎛⎫=+ ⎪⎝⎭2.3蒸散发模型标准HBV 模型由长期平均蒸散发能力的逐月数据来运行,HBV 模型的蒸发机制可表达为：a a SM E PE PWP ⎛⎫= ⎪⎝⎭if SM<PWP a a E PE = if SM>PWP()()1a m m PE C T T PE =+-⋅2.4径流模型dQ SM dP FC β⎛⎫= ⎪⎝⎭3.参数优化% simulation to determine optimal Qfor r=2:ntprec=tprec+prec(r); %总降雨=原始降雨+降雨if(Temp(r)<tt) %环境温度<融雪温度csnow(r,1)=csnow(r-1,1)+prec(r); %雪量（r ）=雪量（r-1）+由降雨转化成的雪量clwater(r,1)=0; %总液态水=0cpe(r,1)=(1+cc*(Temp(r)-monthly(month_list(r)+1)))*dpem(month_list(r)+1);%求下渗？？if(csoil(r-1,1)>cpwp) %土壤含水量>土壤永久萎蔫点cea(r,1)=cpe(r,1); %实际蒸发量=蒸发能力elsecea(r,1)=cpe(r,1)*(csoil(r-1,1)/cpwp);%实际蒸发量=蒸发能力*SM/PWPendcdq(r,1)=clwater(r)*((csoil(r-1,1)/cfc)^cbeta);%有效降水=总降水*（SM/FC）^ßcsoil(r,1)=csoil(r-1,1)+clwater(r,1)-cdq(r,1)-cea(r,1);%土壤含水量=原始土壤含水量+总液态水-有效降水-实际蒸发量cs1(r,1)=cs1(r-1,1)+cdq(r,1)-(max(0,cs1(r-1,1)-cl)*ck0)-(cs1(r-1,1)*ck1)-(cs 1(r-1,1)*ckp);%上水库含水量=上水库原始含水量+有效降水-总消退量？？cs2(r,1)=cs2(r-1,1)+(cs1(r-1,1)*ckp)-cs2(r-1,1)*ck2;% 下水库含水量=下水库原始含水量+上水库消退量-下水库消退量？？cq(r,1)=(max(0,cs1(r-1,1)-cl))*ck0+(cs1(r,1)*ck1)+(cs2(r,1)*ck2); %径流=两水库消退量的总和？？cqm(r,1)=(cq(r,1)*ca*1000)/(24*3600);%径流量=径流*流域面积*时间cqs(r,1)=((qo(r,1)-cqm(r,1))^2);cqms(r,1)=((qo(r,1)-aq)^2);elsecsnow(r,1)=max(csnow(r-1,1)-cd*(Temp(r)-tt),0);%雪量=MAX(0;原始雪量-融雪量)clwater(r,1)=prec(r)+min(csnow(r-1,1),cd*(Temp(r)-tt));%总液态水=降雨+融雪量cpe(r,1)=(1+cc*(Temp(r)-monthly(month_list(r)+1)))*dpem(month_list(r) +1);%求下渗？？if(csoil(r-1,1)>cpwp) %SM>PWPcea(r,1)=cpe(r,1); %实际蒸发量=蒸发能力elsecea(r,1)=cpe(r,1)*(csoil(r-1,1)/cpwp);%实际蒸发量=蒸发能力*(SM/PWP)endcdq(r,1)=clwater(r)*((csoil(r-1,1)/cfc)^cbeta);csoil(r,1)=csoil(r-1,1)+clwater(r,1)-cdq(r,1)-cea(r,1);cs1(r,1)=cs1(r-1,1)+cdq(r,1)-(max(0,cs1(r-1,1)-cl)*ck0)-(cs1(r-1,1)*ck1)-(cs 1(r-1,1)*ckp);cs2(r,1)=cs2(r-1,1)+(cs1(r-1,1)*ckp)-cs2(r-1,1)*ck2;cq(r,1)=(max(0,cs1(r-1,1)-cl))*ck0+(cs1(r,1)*ck1)+(cs2(r,1)*ck2);cqm(r,1)=(cq(r,1)*ca*1000)/(24*3600);cqs(r,1)=((qo(r,1)-cqm(r,1))^2);cqms(r,1)=((qo(r,1)-aq)^2); endtea1=tea1+cea(r,1);tcq=tcq+cqm(r,1);。
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2.模型基本原理
模型概念图
2.模型基本原理
P-降水 T-温度 SF-积雪 R-补给 CFLUX-毛管上升水
UZ-表层含水层
LZ-地下含水层
Z-高程
PCALTL-高程修正阈值PERC-渗漏 TTL-温度步长阈值 K-壤中流消退系数 IN-入渗 EP-潜在蒸散发 EA-实际蒸散发 EI-截留蒸散发 SM-土壤含水量 FC-土壤平均蓄水量 LP-潜在蒸发上限 ALFA-壤中流消退指数 K4-地下径流消退系数 Q0，Q1-径流组成 HQ-高流量参数 KQH-HQ对应的消退系 数
2.(4)径流响应
• 径流响应： 土壤含水量模块产生的每个子流域超渗水量， 由径流响应模块转化为各子流域出流量。该模块 由两个包含下列自由参数的水库组成： • 三个消退系数，K0，K1，K2 • 一个起涨点UZL • 一个渗透率常数PERC 最后，对产生的径流过程进行过滤修匀。过滤中 使用一个包括自由参数MAXBAS的三角形权重函数 。
2.(1)数据要求和修正
•同一地区各子流域的平均气候资料通过一个简单计算权重 的程序独立计算，权重结果由气候和地形因素或几何方法 （如泰森多边形法）确定。 •气候输入数据需进一步经过高程递减率参数校正，气温递 减率通常设定为海波每上升100m气温降低0.6℃。降水递减 率于地形关系密切，应根据当地的气候因素设定
3.在我国的研究与应用现状
另外，康尔泗（2001）根据黑河流域山区流域径流模 型对南水北调西线雅龚江温波调水坝址控制流域的水量 平衡、融雪径流、产流和汇流特征以及出山径流量进行 模拟计算和讨论，从而为西线南水北调调水坝址设计径 流量的确定提供了校核依据和方法。
赵彦增等（2007）应用HBV模型在半湿润半干旱的淮河 官寨流域进行了深入研究，通过连续8年实测资料的分析 处理、建模参数率定以及径流模拟，探讨了该模型在我 国西北干旱区的适用性，从径流过程模拟成果可以看出， 结果比较理想，可以在我国推广应用。
E a/Epot与土壤含水量关系
2.(3)土壤含பைடு நூலகம்量
最近，为了提高模型在春夏天气冷暖异常变化时的模拟效 果，引进了一种经过改进的蒸散发程序。该程序根据日平均气 温和多年平均值的修正计算气温异常值，计算式为
ETa 1 CTa TmET0
• 式中：ETa为修正后的潜在蒸发（mm/d）;C为经验模型系数（℃ -1）；Ta为日平均气温；Tm为多年月平均气温（℃）；ET 为多 0 年月平均潜在蒸发（mm/d）。
2.模型基本原理
HBV模型包括一系列自由参数，其值可以通 过率定得到。同时也包括一些描述流域和气候 特征的参数，它们的值在模型率定是假定不变。 子流域的划分使得在一个子流域中可能有很多 参数值。虽然在大多数应用中，各子流域之间 参数值只有很小的变化，但仍应慎重选取这些 参数。 HBV 模型主要包括三个子程序：积雪及融雪模 块在上层、土壤含水量计算在中层、响应路线 在底层 。
湖泊起调蓄作用时的子流域划分
2.(4)径流响应
•当一个河流的集水区被划分成几个子流域时，HBV模型可以先预 报每个子流域的径流，然后，再把每个子流域产生的从游到下 游的出流累加起来，形成全流域出流。 •如果流域存在水库，在应用HBV模型时，若将大流域划分为若干 子流域，水库应位于子流域的出口处。HBV模型先计算水库的入 流（包括降落在库区的雨量以及水库水面自身的蒸发量），然 后，根据调度规则或频率曲线得到水库的出流。调度规则与水 库出流、水库水位时间序列变化有关，同时，也与水库的用水 量有关。
•式中：Ms为融雪量（mm/d）;Cs为度日因子[mm/(℃·d)]； Tt为临界气温（℃）；Ta为日平均气温（℃）。
2.(2)降雪
• 固态、液态降雨分离
– 固液态降水分离采用临界气温法，根据子流域平均高程和温 度判断降水方式, 即是降雨还是降雪,如果流域温度 (T) > 阈值温度 (tt），降水为降雨，反之为降雪。流域降水经降 水观测误差校正后表达式为： – RF = pcorr · rfcf · P if T > tt – SF = pcorr · sfcf · P if T < tt – 式中：RF 为降雨；SF 为降雪；P 为观测的降水量；T 为流 域气温；tt为阈值温度；rfcf 为降雨修正因子；sfcf 为降 雪修正因子；pcorr 为普通降水修正因子
UZHQ-高流量下的表层 水库含水量
BEFA-土壤消退系数
2.(1)数据要求和修正
•最流行的SMHI版HBV模型中，降雪程序通常以日数据运 行，但只要数据允许，更高精度也同样可行。 •一般数据需求包括子流域划分和连接，高程和土地 被覆，以及降水和气温时间序列资料（某些站点需要流 量观测时间序列）。其他版本的模型可能要求更多输入 数据。 •土壤含水量计算程序需要的数据是潜在散发（PE）通 常月平均标准值已经足够，如果有更详细的数据也适用。
HBV水文模型
Hydrologiska Fyrans Vattenbalans modell
制作人：王大环
学
号：107551500598
HBV水文模型
一 二 三
概述
模型基本原理 HBV模型在径流模拟中的应用 应用实例 本章小结
四 五
一、概述
1.背景
20世纪70年代，为了开发水力发电厂洪水预报模 型，瑞典国家水文气象局（SMHI）开发了HBV模型。 当时开发该模型的主要要求包括： ①必须以可靠的科学理论为依据； 1怪坡2 ②大多数流域都能满足其数据需求； ③功能尽可能强大又不能太复杂； ④模型结构比较合理； ⑤能够让使用者易于理解；
2.模型基本原理 HBV模型是一个降雨—径流模型，它包括了 流域尺度上的水文过程的概念性数值描述。一般 水量平衡方程定义为：
d P E Q SP SM UZ LZ Lakes dt
式中：Ｐ为降水；Ｅ为蒸发量；Ｑ为流量；SP为雪 盖；SM为土壤含水量；UZ为表层地下含水层； LZ为深层地下含水层;Lakes为水体体积。
2.(2)降雪
• 冰川融水计算
– 当流域上的积雪完全消融后，冰川开始融化，融化量也是根 据度-日公式进行计算 – Glacier melt = gmelt · (T - tt) – 式中：gmelt是冰川度—日因子。 – 积雪及融雪模块产生的融雪、冰川融水和降雨量之和作为土 壤模块输入的总水量，可以模拟土壤含水量。
2.(4)径流响应
• Q0、Q1最后通过一个三角形权重函数maxbas 对产生的径流过程进行过滤修匀，如下图
径流修匀过程
2.(4)径流响应
• 下层模拟水库包含各子流域的湖泊，但是在后来的模版模型 中，湖泊的洪水演算也可以很好地由蓄泄关系模拟代替，这种 模拟由各主要湖泊出口断面定义的子流域划分来实现。
1972：首次被瑞典国家水文气象局用于径流模 拟和水文预报 1975夏：加入了积雪和融雪模块，随后瑞典国家水文气象局在瑞典北部某一 流域开发了第一个可操作的预报系统，同年，该模型传入挪威 1985 年：HBV被用于水质模拟，开发了HBV模型的改进版PULSE模型.
1986年：世界气象组织（WMO）关于融雪径流模拟的模型比较中，HBV模 型表现突出
2.(2)降雪
• 融雪计算
– 融雪量计算由度—日公式进行估算。当气温 (T) 大于阈值 温度 (tt) 时开始融化，融雪量： – Snow melt = cfmax · (T - tt) – 式中：Cfmax为雪度—日因子。融雪量只有超过液态水持雪 能力后才会产生径流，如果T<tt融雪过程中断，则雪中自由 水重新冻结，冻结量由下式表示： – Refreezing melt water = cfr · cfmax · (tt - T) – 式中：cfr 为冻结系数，其他参数意义同上。
2.(4)径流响应
•上、下盒子的出流量Q0和Q1见图5，表达式为：
Q0 = k1 · UZ(1+ Q1 = k2 · LZ
alfa)
式中：Q0、 Q1为径流组成；k1为壤中流消退系数；k2为地 下径流消退系数；UZ为表层含水层；LZ为地下含水层；alfa 为壤中流消退指数。
上层非线性水库、下层线性水库示意图
• 式中：△Q/△P 通常叫做径流系数；SM为土壤含水量；FC 是最大土壤含水量；β(BEAT)为土壤参数。LP 是蒸散发达 到最大时的土壤含水量，参数LP作为FC 的分数给出。 △Q/△P 与土壤含水量关系见图3，Ea(实际蒸发)/Epot（潜 在蒸发）与土壤含水量关系见下图。
△Q/△P 与土壤含水量关系
2.(4)径流响应
在HBV模型中，径流过 程由上、下两个盒子来 体现，见图2-2。上层 响应盒子有两个出口， 通过两个消退系数K0 、 K1完成。只要上层盒子 里有水，K1 就立即发 挥作用，在上层储水量 UZ超过LUZ时，K0排水 将会形成直接径流，并 从最表层出口流出。下 层盒子根据k2表现为形 成流域基流成分的地下 水储存
2.(2)降雪
对于不同高程和植被带，降雪程序独立计算积雪的堆积和 融雪过程。 •当该气温在临界温度（Tt）以下则假定降水为雪。为了计算 未知的降雪和冬天蒸发，积雪量经降雪修正因子CSF进行修正。 当气温在临界温度Ｔt之上时开始融化，融雪量（Ms）根据下 面的简单度日公式进行估算。
Ms CsTa Tt
荷兰气候学家A· H· Thiessen提出了一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨 量的方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，于是每个 气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。用这个多边形内所包含的一个唯一气象 站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，并称这个多边形为泰森多边形。如图， 其中虚线构成的多边形就是泰森多边形。泰森多边形每个顶点是每个三角形的外接圆圆心。 泰森多边形也称为Voronoi图，或dirichlet图。