第四章___新安江流域水文模型

第二章新安江流域水文模型60年代初，河海大学(原华东水利学院)水文系赵人授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人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。

2.1新安江两水源模型1．模型结构和参数新安江两水源模型的产流子模型采用蓄满产流模型，蒸发计算采用三层蒸发计算模型。

利用稳定下渗率FC将径流划分为地面径流和地下径流两种水源。

地面径流采用单位线汇流，地下径流采用一次线性水库汇流。

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，配合必然的汇流计算，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，把他们的体会归纳成一个完整的降雨径流流域模型——新安江模型。

模型可用于湿润地域和半湿润地域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，模型能够模拟地面径流、壤中流、地下径流。

1984至1986年，又提出了四水源新安江模型，能够模拟地面径流、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样应用成效较好，但模拟地下水丰硕地域的日径流进程精度不够理想。

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，新安江模型采纳集总模型，当面积较大时，采纳分块模型。

分块模型把流域分成许多块单元流域，对每一个单元流域做产、汇计算，取得单元流域的出口流量进程。

再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量进程。

把每一个单元流域的出流进程相加，就求得了流域出口的总出流进程。

划分单元流域的要紧目的是处置降雨散布的不均匀性，因此单元流域应当大小适当，使得每块面积上的降雨散布比较均匀。

并有一定数量的雨量站。

第二尽可能使单元流域与自然流域相一致，以便于分析与处置问题，并便于利用已有的小流域水文资料。

若是流域内有大中型水库，那么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、流计算方式大体相同，以下只讨论一个单元流域的情形。

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个计算环节别离概化了流域降雨径流的要紧产、汇流物理进程。

流域蒸散发计算各类水源的蒸散发计算模型都可采纳两层蒸发模型或两层蒸发模型，一样依如实际情形选用。

《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。

一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）模型参数的定义参数含义K蒸散发能力折算系数WM流域蓄水容量UM上层蓄水容量LM下层蓄水容量C深层蒸散发系数IM不透水面积占全流域面积之比B蓄水容量曲线指数SM流域自由水蓄水容量EX自由水蓄水容量曲线指数KI壤中水径流出流系数KG地下水径流出流系数CS地面径流消退系数CI壤中水径流消退系数CG地下水径流消退系数N子河段数KE子河段洪水波传播时间XE子河段流量比重因子概念性模型的结构反应客观水文规律，参数应该代表流域的水文特征，把模型设计为分散性的，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。

第四章萨克拉门托模型萨克拉门托)(Sacramento流域水文模型，简称萨克模型，是美国国家天气局萨克拉门托预报中心的BurnashL⋅、Ferral⋅和McguireR⋅⋅CJR⋅R⋅⋅于70年A代初期在第IV斯坦福模型基础上改进和开发的一个集总参数的概念性降雨径流模型，因它始用于美国加里福尼亚州的萨克拉门托河而得名。

1973年编制完成了日流量模拟程序，1975年又进一步编制完成h6的模拟程序。

研究者希望模型能适用于所有地区，包括干旱地区和湿润地区。

萨克模型已在美国的水文预报中广为应用，也是国内引进的水文模型中人们较为熟悉的模型之一。

第一节模型的基本概念与结构一、基本概念萨克模型是一个集总参数的概念性降雨径流模型。

它以土壤水分的贮存、渗透、运移和蒸散发特性为基础，用一系列具有一定物理概念的数学表达式来描述径流形成的各个过程；模型中的状态变量代表水文循环中一个相对独立的特性；模型参数具有明确的物理意义，可以根据流域特征、降雨量和流量资料推求。

二、模型结构萨克模型基本结构见图4－1。

1、流域划分萨克模型将全流域按下垫面对降雨产流的作用不同分为不透水面积和透水面积。

而不透水面积又分为永久不透水面积PCTIM和可变的不透水面积ADIMP,透水面积为)-。

PCTIM+(1ADIMP2、土层划分在透水面积上，萨克模型按土壤垂向分布的不均匀性将土层分为上土层和下土层；上土层自由水向下土层的渗透用霍尔坦下渗方程描述。

3、土壤水划分萨克模型按土壤水水力特性的不同，将每层土壤中的蓄水量分为张力水和自由水两部分。

张力水是指紧密吸附于土壤颗粒表面的分子水及毛管水，其最大值等于田间持水量。

它消耗于蒸散发，在重力作用下不能自由运动。

自由水可以补充张力水，而张力水不能补充自由水。

当张力水与自由水的蓄量均达到饱和时，透水面积与不透水面积性质相同。

不透水面积、可变不透水面积上考虑张力水蓄量，但无自由水蓄量，张力水蓄量分上下两层。