新安江模型參數率定方法

2024年1月12日發(作者：查詢職業資格證書)

新安江模型參數率定方法

新安江模型參數率定

1. 參數的物理意義

新安江(三水源) 模型的參數一般具有明確的物理意義，可以分為如下四類:

1) 蒸散發參數: K、WUM、WLM、C

K 為蒸散發能力折算系數，是指流域蒸散發能力與實測水面蒸發值之比。此參數控制著總水量平衡，因此，對水量計算是十分重要的。

WUM 為上層蓄水容量，它包括植物截留量。在植被與土壤比較發育的流域，約為20mm;在植被與土壤頗差的流域，約為5,6mm。

WLM 為下層蓄水容量。可取60,90mm。

C 為深層蒸散發系數。它決定于深根植物占流域面積的比數，同時也與WUM+WLM值有關，此值越大，深層蒸散發越困難。一般經驗，在江南濕潤地區C值約為0.15,0.20左右，而在華北半濕潤地區則在0.09,0.12左右。

2) 產流量參數: WM、B、IMP

WM 為流域蓄水容量，是流域干濕程度的指標。一般分為上層WUM、下層WLM和深層WDM，約為120,180mm。

B 為蓄水容量曲線的指數。它反映流域上蓄水容量分布的不均勻性。一般經驗，流域越大，各種地質地形配置越多樣，B值也越大。在山丘區域，很小面積(幾平方公里)的B值為0.1左右，中等面積(300平方公里以內)的B值為0.2,0.3左右，較大面積(數千平方公里)的B值為0.3,0.4左右。

IMP 為不透水面積占全流域面積之比，一般較小，取為0.01,0.05。

3) 水源劃分參數: SM、EX、KSS、KG

SM 為流域平均自由水蓄水容量，本參數受降雨資料時段均化的影響，當以日為計算時段長時，一般流域的SM值約為10,50mm，當所選取的計算時段長較小時，SM要增大，這個參數對地面徑流的多少起著決定性作用，因此十分重要。

EX 為自由水蓄水容量曲線指數，它表示自由水容量分布不均勻性。通常EX取值在1,1.5之間。

KSS 為自由水蓄水庫對壤中流的出流系數，KG為自由水蓄水庫對地下徑流出流系數，這兩個出流系數是并聯的，其和代表著自由水出流的快慢。一般來說，KSS+KG,0.7，相當于從雨止到壤中流止的時間為3天。

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4) 匯流參數: CS、CI、CG;KE、XE

CS 為河網蓄水消退系數。

CI 為壤中流水庫的消退系數。如無深層壤中流時，CI趨于零。當深層壤中流很豐富時，CI趨于0.9。相當于匯流時間為10天。

CG 為地下水庫的消退系數。如以日為計算時段長，此值一般為0.98,0.998，相當于匯流時間為50,500天。

KE 為河道匯流Muskingum法中洪水波在河段中的傳播時間。

X 為河道匯流Muskingum法中的流量比重系數。關鍵參數X是一個反映擴散波在運動過程中洪峰衰減、形狀坦化的物理參數。是既體現X,0.5Muskingum法物理意義又滿足其數值計算穩定性的統一條件。

2. 參數的率定

新安江(三水源)模型的參數按照物理意義分為四層，上面已經分別作了介紹。參數的率定可以按照蒸散發,產流,分水源,匯流的次序進行，各類參數基本上是相互獨立的。按照以下次序率定參數。

1) 日模型

日模型參數率定按照下述步驟進行:

a. 設定各參數的初始值。

b. 比較多年總徑流。這是最基本的水量平衡校核。使計算的徑流深誤差不超過20,(規范規定)。如有誤差，要首先修改K值，K是影響蒸發計算最大的參數。不確定系數及洪峰誤差不管。

K: 在北方地區K有可能大于1;

WM:經驗而言，長江流域約為120mm，三層組合一般有(20，70，30)，(40，60，20)，(20，80，20)等，北方地區WM較大。

B、C不需大改，一般B,0.3&0.35，C,0.15

c. 多年總水量基本平衡后，再比較每年的徑流，看很干旱的年與濕潤年份有無系統誤差。如有，應調整WUM、WLM和C。減小WUM將使少雨季節的蒸發減少，而對于很干旱的季節則無影響。WLM的作用與此相仿。加大C值將使很干旱的季節的蒸散發增大，而對于有雨季節則無此影響。

d. 比較枯季地下徑流。如有系統偏大偏小，則應調整KSS與KG，調整地下徑流與壤中流的比重。

依次率定K、SM及KG/KI、CG及CI。

2) 次洪模型

不允許再修改產流參數WM、B、IMP。

主要工作是調分水源和匯流參數。

洪峰誤差、水量平衡和徑流深誤差不超過20,，爭取將洪峰誤差目標定為

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5,，后者定為10,;確定性系數愈高愈好。

SM:長江流域為30mm左右，變化范圍較大。而參數SM 受降雨資料時段均化影響較大， 用日模型率定此參數值明顯偏小， 在次洪模型中， SM 值應適當加大或重新率定。

EX:1.0—1.5。其變化范圍為1,2 ， 給定EX = 1.5 ;

KG+ KI 值代表自由水出流的快慢程度， 而一般表層壤中流的退水歷時為3 天左右， 故固定取KG + KI= 0.7 ， 不致有太大的誤差。但也可能因流域不同而略有差別:如沿渡河在KG + KI= 0.9 時退水過程可以擬合很好。

由于日模型與次洪模型的計算時段長不同，參數值不能全部通用，但K、WM、WUM、WLM、B、IMP、EX、C與時段長無關，可以直接引用，SM、KG、KSS、CS、CI、CG與時段長相關，不能直接引用，需要另外率定。

調試時通常以洪水總量、洪峰流量值以及洪峰出現時間按允許誤差統計合格率最高為目標函數。調試步驟如下:

a. 比較洪水徑流總量。影響計算次洪徑流總量的主要因素除降雨外顯然是流域初始含水量，但當該值已經確定的情況下，可通過調整水源的比重來影響計算次洪徑流量，可調整SM和KG，兩個參數數值越大，地下徑流的比重越大，使次洪徑流量減少。

b. 比較洪峰值。洪峰流量主要由地面徑流和壤中流組成，主要取決于SM、CS、CI、CG等參數，當SM確定后，調整CS、CI和CG等參數，尤其是CS，將對洪峰起著相當大的影響，CS越大，洪峰越小。CI和CG這兩個參數對洪水過程線的形狀影響較大。CI、CG一般大于0.9，CI小于CG。

次模依次率定SM、CS及CI。

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