6-新安江模型
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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）、
}
//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）、
6 新安江模型解读
(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
2019/2/24
WWM B ) WWMM WWM B ) WWMM
(6 - 4)
12
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。
2019/2/24
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。
2019/2/24
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）：
R ( P E ) ( W2 W1 )
EU EL ED
WUM
WLM
C
出流过程
KE XE
径流 R
径流
R
2019/2/24
8
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。
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。
第二章 新安江模型PPT课件
模型广泛应用于中国湿润和半湿润地 区，效果良好。《流域水文模型-新安江模 型与陕北模型》获国家科技成果一等奖。
有时间请诸位读读 HillslHoypdeloro g y
等本学科的几部经典原著，以便对本学科
基本理论有一个全面的、系统的了解。
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。
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。
f 1(1 W' )B
F
WMM
对W0积分：
W 0A 0(1F f)dW' A 0(1W W M M ' )BdW'
W 0W B M M 1[1(1W M AM)B1]
WM WMM B 1
AWMM1(1W WM 0 )11B
对总径流积分：
RP EAfdW ' P EA[1(1W ' )B]dW '
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 产流计算中采用蓄满产流。蓄满是指包气带的土壤含水量 达到田间持水量。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；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。
有时间请诸位读读 HillslHoypdeloro g y
等本学科的几部经典原著，以便对本学科
基本理论有一个全面的、系统的了解。
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。
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。
f 1(1 W' )B
F
WMM
对W0积分：
W 0A 0(1F f)dW' A 0(1W W M M ' )BdW'
W 0W B M M 1[1(1W M AM)B1]
WM WMM B 1
AWMM1(1W WM 0 )11B
对总径流积分：
RP EAfdW ' P EA[1(1W ' )B]dW '
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 产流计算中采用蓄满产流。蓄满是指包气带的土壤含水量 达到田间持水量。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；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。
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。
新安江模型报告.PPT
TRSS(t)=TRSS(t-1)*KKSS+RSS(t)*(1-KKSS)*U
KKSS表征壤中流水库的调蓄作用。它使本时段的出流有所折扣，又 使上一时段的存蓄对本时段有所补充。
TRG(t)=TRG(t-1)*KKG+RG(t)*(1-KKG)*U TR(t)=TRS(t)+TRSS(t)+TRG(t)
21
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 水源划分——三水源划分的算法实现 三、0<PE+AU<SMMF
RS={PE-SMF+S+SMF*pow[1-(PE+AU)/SMMF， EX+1]}*FR;（引入曲线方次）
RSS=(PE+S-RS/FR)*KSS*FR（此时并不是全部蓄 满，收入为PE+S，支出为溢流部分，二者相减方能得 到当前自由水蓄水量）
RG=(PE+S-RS/FR)KG*FR S=S+PE-(RS+RSS+RG)/FR（仍为自由水蓄水量壤中流和地下径流，只不过蓄水量不是满的）
22
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 土壤含水量的更新计算
?为<：上层蓄水 能力已足够
全部在上层存蓄
上层土壤含水+ 蒸散发剩余-产流
_?_ 上层蓄水能力
11
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 产流计算——蓄水容量曲线
最大点蓄水容量
由于产流计算要根据蓄满产
流原理，故必须了解蓄水容
量。但流域内各点的蓄水容
量并不相等，故概化为如图
的曲线。
如果连最大点蓄水容量都已不 能继续存蓄，则全流域产流； 反之，则并非全流域产流，就 需要引入抛物线指数B来概化 考虑了。
KKSS表征壤中流水库的调蓄作用。它使本时段的出流有所折扣，又 使上一时段的存蓄对本时段有所补充。
TRG(t)=TRG(t-1)*KKG+RG(t)*(1-KKG)*U TR(t)=TRS(t)+TRSS(t)+TRG(t)
21
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 水源划分——三水源划分的算法实现 三、0<PE+AU<SMMF
RS={PE-SMF+S+SMF*pow[1-(PE+AU)/SMMF， EX+1]}*FR;（引入曲线方次）
RSS=(PE+S-RS/FR)*KSS*FR（此时并不是全部蓄 满，收入为PE+S，支出为溢流部分，二者相减方能得 到当前自由水蓄水量）
RG=(PE+S-RS/FR)KG*FR S=S+PE-(RS+RSS+RG)/FR（仍为自由水蓄水量壤中流和地下径流，只不过蓄水量不是满的）
22
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 土壤含水量的更新计算
?为<：上层蓄水 能力已足够
全部在上层存蓄
上层土壤含水+ 蒸散发剩余-产流
_?_ 上层蓄水能力
11
L新O安G江O模型
RunModle 运行新安江模型
▪ 产流计算——蓄水容量曲线
最大点蓄水容量
由于产流计算要根据蓄满产
流原理，故必须了解蓄水容
量。但流域内各点的蓄水容
量并不相等，故概化为如图
的曲线。
如果连最大点蓄水容量都已不 能继续存蓄，则全流域产流； 反之，则并非全流域产流，就 需要引入抛物线指数B来概化 考虑了。
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
马斯京根法及新安江模型
Q上
75 407 1693 2320 2363 1867 1220 830 610 480 390 330
Q下
75 80 440 1680 2150 2280 1680 1270 880 680 550 450
S~Q’ 计算
Q上－Q下
0 327 1253 640 213 -413 -460 -440 -270 -200 -160 -120
2500
K=13h x=0.2 Δt=12h
C0
0.5t Kx K Kx 0.5t
0.207
C1
0.5t Kx K Kx 0.5t
0.525
C2
K K
Kx 0.5t Kx 0.5t
0.268
验证：C0 + C1 + C2 = 1
Ｑ上 250 310 500 1560 1680 1360 1090 870 730 640 560 500
E = Eu + EL E p= β E水 Eu=EP
WL WLm
(Ep
Eu )
EL
C(E p Eu )
WL C WLm WL
C WLm
SmmF (1 EX )SmF SmF Sm[1 (1 Fr )1EX ]
AU+Pe<SmmF
Rs
Fr Pe
S
SmF
SmF[1
(Pe AU ) ]1EX SmmF
取kt为整数可以分河段进行马斯京根连续演算t2kx有1个时段预见期新安江三层蒸发三水源模型简介流域蒸发
马斯京根法
稳定流河段
Q上
S
S=K Q上
Q下 S=K Q下
涨水河段
Q上 S上=K Q上 Q上
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A E
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:
R (P E) (W2 W1)
(6 - 3)
大量资料表明，WWM～f/F有如下关系：
1 f (1 WWM )B
F
WWMM
或 f 1 (1 WWM )B
F
WWMM
2019/5/7
(6 - 4)
12
则：
WM
1
WWMd(f
/ F)
WWMM
0
1 B
对纵坐标积分:
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。
2019/5/7
4
Rainfall Averaging Methods
Thiessen Polygons
式中: P :时段降雨量
E :时段蒸散发量
R :时段产流量
WW1, WW2 :时段初末的土壤含水量
2019/5/7
10
式(6 1)中, R RS RG ,即
RG FC
RS R - RG P - E - FC
FC : 时段稳定下渗量
(6 - 2)
b）流域蓄水容量曲线（超蓄产流模型的核心）
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。
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 (Upper layer)
下层 (Lower layer)
120.00
117.21
2019/5/7
15
尤其半湿润地区需要考虑
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。
(6 5) WM WWMM (1 IMP) 1 B
(6 - 8) P - E FC时
(6 - 9)
RG
FC
R P-E
IMP
RS R RG
(6 -10)
2019/5/7
16
（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/T T为净雨时间
2019/5/7
17
Q(m3/s)
D
A4
A5
A3
E
C
B
A
A2
测站
ai
(%)
A
24
B
21
C
37
D
8
E
10
A1
合计
100
2019/5/7
5
2019/5/7
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。
层次 1层 2层
3层
4层
功能 蒸发 产流 水源划分 计算 计算 二水源 三水源
138.85
156.00
0.0338 0.0427 0.0632 0.0495 0.2091
0.4844
1.0000
0.16 0.50
0 7.46 17.61
13.47
0
RG
0.16 0.50
0 2.22 5.84
11.96
0
RS
0 0 0 5.23 11.76
1.51
0
W
16.61 20.67 29.57 23.68 76.57 113.20
蒸散发E
降雨P 蒸发皿蒸发EI
透水面积 土壤湿度
WUM EU
WLM EL
ED
C
W 上层
WU 下层
WL 深层
WD
WM B
径流
FC
R
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不透水面积
IMP
地面径流 UH RS
地面径 流过程
单元流域 KE 出流过程 XE
径流 R
地下径流 RG
KKG
地下径 流过程
8
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。
fc
1
n 1
Ri Pi Ei
t i
n
Ri RS
fc
1 n
1
Ri Pi
t i
(忽略雨期蒸散)
（三）、不透水面积上的直接径流
DRS P IMP
(5 -12)
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(8 -11)
19
（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。
深层 (Deep layer)
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模型中流域蓄水容量WM和流域蓄水量W都是上层, 下层和深层之和, 即:
WM WUM WLM WDM
W WU WL WD
WUM, WLM, WDM - - - -上层,下层,深层土壤蓄水容量
WU, WL, WD - - - -上层,下层,深层土壤蓄水量
此时
ED＝C（EM－EU）－EL
这时才发生深层蒸发。
ED 深层的时段蒸发量
C 与深层蒸散发有关的系数
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当 P E WU EP 时， EU EP ， EL 0 ，ED 0
当 P E WU EP 时， EU P E WU
新安江模型
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
2019/5/7
2
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。
当上层水分不足时，把上层水分全蒸掉，下层蒸发量EL等于上层剩余蒸发能力
（EM－EU）与下层含水比WL / WLM之乘积。
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（6－15）中，只用到 EL C（EM－EU）
否则，取
EL＝C（EM－EU）
但是，若EL C（EM－EU）,同时WL C（EM－EU）,则取
EL ＝WL
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：
P E FC时:
RG FC(f/F) FC
R
P-E
RS R - RG
(6 - 8)
P - E FC时:
RS 0, RG R
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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。
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:
R (P E) (W2 W1)
(6 - 3)
大量资料表明，WWM～f/F有如下关系：
1 f (1 WWM )B
F
WWMM
或 f 1 (1 WWM )B
F
WWMM
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(6 - 4)
12
则：
WM
1
WWMd(f
/ F)
WWMM
0
1 B
对纵坐标积分:
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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4
Rainfall Averaging Methods
Thiessen Polygons
式中: P :时段降雨量
E :时段蒸散发量
R :时段产流量
WW1, WW2 :时段初末的土壤含水量
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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
(6 - 2)
b）流域蓄水容量曲线（超蓄产流模型的核心）
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。
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 (Upper layer)
下层 (Lower layer)
120.00
117.21
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尤其半湿润地区需要考虑
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。
(6 5) WM WWMM (1 IMP) 1 B
(6 - 8) P - E FC时
(6 - 9)
RG
FC
R P-E
IMP
RS R RG
(6 -10)
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（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/T T为净雨时间
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Q(m3/s)
D
A4
A5
A3
E
C
B
A
A2
测站
ai
(%)
A
24
B
21
C
37
D
8
E
10
A1
合计
100
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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。
层次 1层 2层
3层
4层
功能 蒸发 产流 水源划分 计算 计算 二水源 三水源
138.85
156.00
0.0338 0.0427 0.0632 0.0495 0.2091
0.4844
1.0000
0.16 0.50
0 7.46 17.61
13.47
0
RG
0.16 0.50
0 2.22 5.84
11.96
0
RS
0 0 0 5.23 11.76
1.51
0
W
16.61 20.67 29.57 23.68 76.57 113.20
蒸散发E
降雨P 蒸发皿蒸发EI
透水面积 土壤湿度
WUM EU
WLM EL
ED
C
W 上层
WU 下层
WL 深层
WD
WM B
径流
FC
R
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不透水面积
IMP
地面径流 UH RS
地面径 流过程
单元流域 KE 出流过程 XE
径流 R
地下径流 RG
KKG
地下径 流过程
8
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。
fc
1
n 1
Ri Pi Ei
t i
n
Ri RS
fc
1 n
1
Ri Pi
t i
(忽略雨期蒸散)
（三）、不透水面积上的直接径流
DRS P IMP
(5 -12)
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(8 -11)
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（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。
深层 (Deep layer)
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模型中流域蓄水容量WM和流域蓄水量W都是上层, 下层和深层之和, 即:
WM WUM WLM WDM
W WU WL WD
WUM, WLM, WDM - - - -上层,下层,深层土壤蓄水容量
WU, WL, WD - - - -上层,下层,深层土壤蓄水量
此时
ED＝C（EM－EU）－EL
这时才发生深层蒸发。
ED 深层的时段蒸发量
C 与深层蒸散发有关的系数
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当 P E WU EP 时， EU EP ， EL 0 ，ED 0
当 P E WU EP 时， EU P E WU
新安江模型
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
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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。
当上层水分不足时，把上层水分全蒸掉，下层蒸发量EL等于上层剩余蒸发能力
（EM－EU）与下层含水比WL / WLM之乘积。
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（6－15）中，只用到 EL C（EM－EU）
否则，取
EL＝C（EM－EU）
但是，若EL C（EM－EU）,同时WL C（EM－EU）,则取
EL ＝WL
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：
P E FC时:
RG FC(f/F) FC
R
P-E
RS R - RG
(6 - 8)
P - E FC时:
RS 0, RG R
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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。