新安江流域水文模型資料

2024年1月12日發(作者：武當山紫霄宮)

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，河海大學(原華東水利學院)水文系趙人授等開始研究蓄滿產流模型，配合一定的匯流計算，將模型應用于水文預報和水文設計。1973年，他們在對新安江水庫做人庫流量預報的工作中，把他們的經驗歸納成一個完整的降雨徑流流域模型——新安江模型。模型可用于濕潤地區和半濕潤地區的濕潤季節徑流模擬和計算。

最初的新安江模型為兩水源模型，只能模擬地表徑流和地下徑流。80年代初期，模型研制者將薩克拉門托模型與水箱模型中，用線性水庫函數劃分水源的概念引入新安江模型，提出了三水源新安江模型，模型可以模擬地面徑流、壤中流、地下徑流。1984至1986年，又提出了四水源新安江模型，可以模擬地面徑流、壤中流、快速地下徑流和慢速地下徑流。三水源新安江模型一般應用效果較好，但模擬地下水豐富地區的日徑流過程精度不夠理想。在新安江三模型中增加慢速地下水結構就成為四水源新安江模型。

當流域面積較小時，新安江模型采用集總模型，當面積較大時，采用分塊模型。分塊模型把流域分成許多塊單元流域，對每個單元流域做產、匯計算，得到單元流域的出口流量過程。再進行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量過程。把每個單元流域的出流過程相加，就求得了流域出口的總出流過程。

劃分單元流域的主要目的是處理降雨分布的不均勻性，因此單元流域應當大小適當，使得每塊面積上的降雨分布比較均勻．并有一定數目的雨量站。其次盡可能使單元流域與自然流域相一致，以便于分析與處理問題，并便于利用已有的小流域水文資料。如果流域內有大中型水庫，則水庫以上的集水面積即應作為一個單元流域。因為各單元流域的產匯、流計算方法基本相同，以下只討論一個單元流域的情況。

2.1新安江兩水源模型

1．模型結構和參數

新安江兩水源模型的產流子模型采用蓄滿產流模型，蒸發計算采用三層蒸發計算模型。利用穩定下滲率FC將徑流劃分為地面徑流和地下徑流兩種水源。地面徑流采用單位線匯流，地下徑流采用一次線性水庫匯流。模型把流域面積劃分為透水面積和不透水面積兩部分，不透水面積上的降水在滿足蒸發后將直接轉化為地面徑流。透水面積上將發生下滲，下滲的水量一部分存儲于土壤層，后期耗于蒸發；滿足了流域土壤蓄水容量后的下滲水量才能轉化為徑流。

不透水面積用參數IMP表示，它是用流域內不透水面積占全流域面積的百分比表示的。新安江模型的輸出是流域出流過程Q～t和流域蒸散發過程E～t，輸入則為時段降雨量P、蒸發皿觀測蒸發量EI。

新安江兩水源模型共有9個參數，一條單位線。

K——流域蒸發折算系數，是流域蒸散發能力與蒸發皿蒸發量之比；

C——深層蒸散發系數；

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IMP——不透水面積占全流域面積的百分比，％；

Wm——流域平均蓄水容量(指張力水)，mm；

WUM——流域平均上層蓄水容量,

mm；

WLM——流域平均下層蓄水容量,

mm；

B——蓄水容量曲線指數；

FC——穩定下滲率mm/h；

KKG——地下水消退系數；

UH——單位線。

模型結構如下圖所示：

圖0 新安江兩水源模型結構示意圖

圖中方框內標注為狀態變量，方框外標注的是模型參數。

2．模型參數的調試

當模型初定后就可上機調試，在調試的過程中，應注意各參數的徑流響應特征，以及參數之間相依性的影響，以便調試能有目的地順利進行。以下簡介的調試技術可供參考。

流域蒸發折算系數K的調試，對一個具體流域來說，此參數完全靠優選。調試此參數主要考察年徑流模擬誤差，當年徑流模擬誤差達最小時，此值最優，但個別參數的最優并不表示模型總體最優。根據現有經驗，年徑流模擬誤差控制在5％～8％左右就可以了。

流域平均蓄水容量Wm的調試，一般根據實測的降雨徑流資料分析或經驗選取后，適當微調即可。經驗選定后，此值調試范圍不大，比較容易確定。通常在南方濕潤地區Wm可選80～150mm左右，江淮一帶約在110mm左右,燕山東北東

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部地區，選150mm左右。

流域平均上層蓄水容量WUM，一般取10～20mm，流域平均下層蓄水容量WLM一般取60～90mm。

蓄水容量曲線指數的調試，B表示流域蓄水容量分布的不均勻性，當全流域蓄滿后，這個參數就不起作用了，因此，應該選取流域沒有達到蓄滿的那些洪水點據作為調試的依據。此值一般在0.2～0.5之間取值。注意B值與Wm值之間有相依性，二者對徑流模擬的結果相互有影響。

穩定下滲率FC的調試，FC對水源劃分起決定性作用，但至今對FC的研究還不充分，目前可對FC作一些簡單處理，如果FC取為一個常數使模擬效果不好時，可考慮FC作為變動參數。考察FC是否合適主要觀察地下徑流的模擬精度。

地下水消退系數KKG的調試，主要觀察洪水退水段的擬合精度。

不透水面積參數IMP對模型擬合精度影響很小，一般取0～0.05。

2.2新安江三水源模型

一、新安江三水源模型結構

新安江三水源模型包括4個計算環節：流域產流計算；徑流的劃分；蒸散發計算；匯流計算。流域的產流計算和蒸散發計算與新安江二水源模型相同，水源劃分則完全不同，因此匯流計算也不相同。新安江三水源模型結構示意圖如下蒸散發E降雨P、蒸散發能力Ep不透水面積IMP透水面積1-IMP上層蒸發EUSMEX地面徑流RS地面徑流匯流HUQS上層WU下層蒸發EL下層WL自由水KSS壤中流RIS壤中流匯流QI深層蒸發ED深層WDKG降雨徑流總流量Q地下徑流RG地下徑流匯流QG圖1. 新安江三水源模型示意圖

二、新安江三水源模型流域產流計算

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新安江模型產流部分的計算是蓄滿產流模式， 蓄滿產流指在流域包氣帶土濕滿足田間持水量以前不產流，所有的降雨都被土壤吸收；而在土濕達到田間持水量之后，所有的降雨（除去同期的蒸散發）都產流。在產流后，流域包氣帶土壤的下滲能力為穩定下滲率，下滲的水分成為地下徑流和壤中流，超蓄的部分成為地面徑流。考慮到流域內各點的蓄水容量并不相同，實際產流時常常是在部分面積上產流，新安江模型引入流域蓄水容量曲線來刻劃流域內各點蓄水容量的不均勻性，把流域內各點的蓄水容量概化成如圖2.3所示的一條拋物線（也可概化成其它函數形式），其方程為：

'?fWm?1??

?1?WFmm???? （2-1）

?bf?FR為產流面積；

F'Wm——是點蓄水容量,mm；

'的全部點的面積,Km2；

f——是蓄水容量小于等于蓄水量WmF——是單元流域面積,

Km2；

b——是蓄水容量曲線指數。

Wmm——是流域內點最大蓄水容量,mm；其與流域平均蓄水容量WM的關系為:

Wmm??1?b??WM （2-2）

引入蓄水容量曲線后，在降雨過程中，只有在滿足了包氣帶蓄水容量的面積上才可能產生徑流，其余面積上不產生徑流。扣除蒸發后的有效降雨量Pe中，未轉化為凈雨產流量R的水分通過下滲進入流域包氣帶土層，補充土層蓄水量W。引式中：

入流域蓄水容量曲線后的產流計算式為：

當Pe?a?Wmm時為部分面積產流

?Pe?a?R?Pe?WM?W0?WM???1?W??mm??當Pe?a?Wmm時為全流域面積產流

11?b

（2-3）

R?Pe?WM?W0

（2-4）

式中：

Pe W’mW’mmPe——為有效降雨量，Pe?P?E ；

△Pe△R△Wa——為與流域土壤初始蓄水量W0相應的前期影響雨量，由下式計aW0算

1.0f / F

圖

2:

流域蓄水容量分布曲線

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a?Wmm??W0??1??1???WM???????11?b?? （2-5）

???三、新安江三水源模型水源劃分

1．不考慮自由水蓄水容量分布不均勻的劃分方法

求得的產流量R包括地面徑流RS 、壤中流RI和地下徑流RG 三部分。新安江三水源模型用一個自由水蓄水庫解決水源劃分，自由水蓄水庫有兩個出流孔，底孔為地下徑流RG出流孔，邊孔為壤中流RI出流孔。新安江模型考慮了產流面積（FR?R/Pe）的變化，自由水蓄水庫實際只發生在產流面積上，其底寬為產流面積FR，顯然它是隨時間變化的。產流量R進入水庫即在產流面積上產生Pe的徑流深，也就是自由水蓄水庫所增加的蓄水深，當自由水蓄水深S超過其最大值Sm時，超過部分成為地面徑流RS。壤中流RI和地下徑流RG按線性水庫出流，其出流系數分別為KI和KG。底孔出流量RG和邊孔出流量RI分別進入各自的水庫，并按線性水庫的退水規律流出，分別成為地下水出流QG和壤中流出流QI。模型認為蒸散發在張力水中消耗，自由水蓄水庫的水量全部為徑流。水源劃分示意圖見圖3。水源劃分計算式為：

RRSSmFRSRIKGQIQG圖3:自由水蓄水庫結構地面徑流計算式：

當Pe?S0?Sm

RS?Pe?S0?Sm （2-6）

當Pe?S0?Sm

RS??0 （2-7）

壤中流計算式：

RI?KI?S （2-8）

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地下徑流計算式：

RG?KG?S （2-9）

注意每步計算時應將自由水蓄水庫的蓄量S折算為當前時段產流面積上的深度。

2.考慮自由水蓄水容量分布不均勻的劃分方法

流域自由水蓄水容量實際上也是不均勻的，作為圖3表示的水源劃分方法的改進，人們引入流域自由水蓄水容量分布曲線來刻化自由水蓄水量的不均勻性，其線型與流域蓄水容量曲線類似，曲線見圖4，曲線方程如下式。

'?fSm?1??1??FSmm?????bx （2-10）

式中：

f?FR為產流面積；

F'Sm——是點自由水蓄水容量；

'的全部點的面積；

f——是自由水蓄水容量小于等于蓄水量SmF——是單元流域面積；

bx——是自由水蓄水容量曲線指數。

Smm——是流域內點最大自由水蓄水容量；與流域平均自由水蓄水容量SM的關系為：

Smm??1?bx??SM （2-11）

由于認為在產流面積上才有自由水，因此，產流面積FR上的點最大自由水蓄水容量Smmf是隨產流面積FR變化而變化的，見圖4。對當前時段，已知FR，則將其代人（2-10）得

?fSmmf???FR??1??1?FSmm???bx （2-12）

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P

Smmf

Smm

RSPe

Au

S0

FR'

從（2-12）解出Smmf得：

FR1.0

1??Smmf?Smm??1??1?FR?bx? （2-13）

??同樣，在產流面積FR上的自由水平均蓄水容量Smf與該面積上的點最大自由水蓄水容量Smmf的關系為：

Smmf??1?bx??Smf （2-14）

在劃分水源時，產流面積上的只有在滿足了蓄水容量的水庫面積上才可能產生地面徑流RS；其余面積上不產生地面徑流。進入水庫的水分扣除地面徑流量RS后，剩余的補充水庫蓄水量S，這時的水源劃分計算式為：

⑴地面徑流出流

當Pe?Au?Smmf時為部分面積產流

?Pe?Au?RS?Pe?Smf?S0?Smf???1?Smmf????當Pe?Au?Smmf時為全流域面積產流

11?bx

（2-15）

RS?Pe?Smf?S0

（2-16）

式中：

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S0——為計算時段初的自由水蓄水庫的蓄水量（用產流面積上的平均深度表示）；

Au——為計算相應于S0的自由水蓄水庫前期影響入流量，由下式計算；

??S0Au?Smmf??1??1???Smf???????11?bx?? （2-17）

???進入水庫的水分扣除地面徑流量RS后，剩余的補充水庫蓄水量S：

S?S0?Pe?RS （2-18）

自由水蓄水庫的時段入流量為時段產流量R，但由（2-3）或（2-4）計算的產流量R是用流域平均水深表示的水量，應將R折算為產流面積上表示的水深。可以證明R折算為產流面積上表示的水深值恰為流域有效降雨值Pe，證明如下：

R?F/f為R折算為產流面積上表示的水深，根據降雨～徑流關系的性質，水文學原理中已經證明相對產流面積f/F與產流量R?之間有關系：

fR? （2-19）

FPe從此式可看出R?F/f?Pe

⑵壤中流出流：

RI?KI?S （2-20）

⑶地下徑流出流：

RG?KG?S （2-21）

由于S，Pe都是產流面積上的深度表示的水量，計算所得RS、RI、RG應折算回全流域深度表示的水量，即：RS、RI、RG在當前時段計算結束后應乘f/F。

蒸散發計算

四、流域蒸散發計算

蒸散發模型不考慮面上分布的不均勻性，但可考慮土濕垂向分布的不均勻性，根據需要采用兩層或三層蒸散發模型計算流域蒸發量。兩層蒸散發模型將土層分為上、下兩層，各層蓄水容量分別為WUM、WLM（WUM?WM?WLM）。流域土層下滲蓄水和蒸散發計算過程按下述原則進行：降雨先補充上層，上層蓄滿后再補充下層；蒸發時先蒸發上層，上層蓄水量蒸發殆盡后再蒸發下層。

1.兩層蒸散發模型的計算式如下：

⑴P?WU?Ep：EU?Ep，EL?0，E?EU

EL??Ep?EU??WL/WLM，⑵

P?WU?Ep：

EU?P?WU，E?EU?EL

式中：

P——是流域降雨量，mm；

Ep——是流域蒸散發能力，mm；

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WU——是上層土壤蓄水量，mm；

WL——是下層土壤蓄水量，mm；

WLM——是下層土壤蓄水容量，mm；

EU、EL——分別為上層、下層蒸發量，mm。

2.三層蒸散發模型的計算式如下：

⑴當P?WU?Ep：EU?Ep，EL?0，ED?0，E?EU

⑵

P?WU?Ep，WL?C?WLM時：EU?P?WU，

EL??Ep?EU??WL/WLM，ED?0，E?EU?EL

⑶P?WU?Ep，C?(Ep?EU)?WL?C?WLM時：EU?P?WU，

EL?C??Ep?EU?，ED?0，E?EU?EL

⑷P?WU?Ep，WL?C?(Ep?EU)時：EU?P?WU，

EL?C?WL，ED?C??Ep?EU??EL，E?EU?EL?ED

式中：

C——是深層蒸散發系數；

五、流域匯流計算

匯流計算可以采用兩種方法：

1.傳統流域匯流

這種匯流方法是：地面徑流采用單位線匯流，壤中流和地下徑流采用線性水庫匯流至出口斷面后與單位線匯流結果疊加，最后得到流域出口斷面的模擬出流。即圖3中下面的兩個水庫的出流就是壤中流和地下徑流在流域出口斷面的出流流量，該兩個水庫分別稱為壤中流調蓄水庫和地下徑流調蓄水庫。

⑴壤中流匯流計算

QIt?QIt?1?CI?RIt??1?CI??U

⑵地下徑流匯流計算

QGt?QGt?1?CG?RGt??1?CG??U

式中：

QIt——t時段壤中流出流流量，m3/s；

CI——壤中流消退系數，可假定為CI?1?KI；

QGt——t時段地下徑流出流流量，m3/s；

CG——地下徑流消退系數，可假定為CG?1?KG；

U——是徑流深轉換為流量時的單位轉換系數，U?F/?3.6??t?；

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上式中假定了調蓄水庫與自由水水庫的出流系數相同。

在實踐中，為延緩壤中流和地下徑流出流，有人把下面的兩個水庫的出流看作是坡地調蓄水庫，而在它們后面再分別串聯一個水庫反映壤中流和地下徑流受河槽調蓄的作用。

2.河網匯流單位線匯流

河網匯流單位線也稱時變河網匯流單位線，這種匯流方法忽略地面徑流的坡面匯流階段，直接將地面徑流產流量轉換為流量作為河網地面徑流入流。地下徑流和壤中流匯流均采用線性QS?RS?U（看作集中在計算時段末入流）水庫作坡地調蓄后得到相應河網入流QI、QG，即：把圖3中的RS轉換為流量作為河網地面徑流入流，下面的兩個水庫的出流看作壤中流和地下徑流經坡地調蓄后注入河網的入流量。三種水源的河網入流流量相加就是所謂的河網總入流。河網總入流經流域河網調蓄后得到流域出口斷面的流量過程。

河網匯流單位線的計算式如下：

Qt???Cs?Qt?(1?Cs)?QZ,t （2-22）

式中：

QZ,t——t時段河網的總入流，QZ,t?QS?QI?QG，m3/s；

Cs——河網消退系數；

?——河網匯流時間，h；

Qt——t時刻的河網出流（即t時刻的流域出口斷面流量），m3/s；

Qt??——t時刻的河網總入流經河網調蓄后，延遲?時間的出流，m3/s。

Cs是隨時間而變化的時變參數，它取決于t時刻的河網的總入流量QZ,t和流域的河槽特性。一般用下式計算：

0.4Cs?1?Cr?QZ,t （2-23）

式中：

Cr——反映流域河槽特性的系數。

2.3線性水庫不同單位時段的出流系數轉換

從(2-20)和(2-21)知道新安江模型的自由水水庫出流是按線性水庫出流處理的。在客觀世界中，流域的降雨、蒸散發、徑流等水文物理量都是連續量，流域內的蓄水量也是連續量，觀測和計算時都只能處理為一個一個的時段平均量；從數學觀點來看，這實際上是將連續量處理為離散量，將表達物理過程的連續方程處理為表達離散量的差分方程，這樣就必然帶來差分誤差，特別是水文模型計算通常采用的時段較大，如果在模型的算法設計上不注意，差分誤差可能較大。為了減小計算的差分誤差，本可以縮小計算時段，但是，在水文上常常受到限制，這是由于原始水文觀測數據時段本身較大，如果在所有的計算環節上都縮小計算時段并不能提高成果的精度。盡管如此，在模型的算法上，至少應要求算法不會帶來更大的差分誤差。仔細考察新安江流域水文模型計算的各個環節，就會發現(2-20)和(2-21)的自由水水庫出流計算可能會出現較大的差分誤差，為

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此，有的模型程序設計者在算法上作了一定處理，以設法減小差分誤差。基本的想法是在這個計算環節上減小計算步長，即將模型總體的計算時段在這個環節上進一步細分；為此，需要將水庫長時段的出流系數轉換為短時段的出流系數。

設水庫在一個計算時段?t內的入流量為R，為減小差分誤差，將R等分為m份入流，這實際上是將原計算時段?t細分為m個更小的計算時段，每個時段的水庫入流為R/m。可以證明水庫計算時段為?t的出流系數KI和KG與計算時段為?t/m的出流系數KI'和KG'之間存如下關系：

KI'?1??1??KI?KG??1??1??KI?KG?? ；

KG'? （2-24）

KIKG1?1?KGKI1m1m證明如下：

1. 只有一個出流孔的線性水庫不同時段出流系數的轉換

先對只有一個出流孔的線性水庫進行證明。設線性水庫的出流方程和退水時的水量平衡方程如下：

Qt???St （2-25）

?Qt?dSt （2-25）

dt式中：

?——為線性水庫的瞬時出流系數；

St——為線性水庫t時刻的蓄量；

Qt——為線性水庫t時刻的出流流量。

合并（2-25）和（2-26）得到

在?0,t?上積分上式得

Qt?Q0e???t （2-28）

dQ????dt （2-27）

Q此式稱為線性水庫退水方程，稱Kr?e???t為線性水庫消退系數（又稱退水系數）。此式的另一個表達形式是：

Qt??t?Qte????t?QtKr （2-29）

這是（2-27）在區間?t,t??t?上積分的結果。令?t?1，即取?t為一個單位計算時段，則上式記為

Qt?1?Qte?? （2-30）

在區間?t,t??t?上積分Qt得到水庫在?t時段內流出的水量

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t??tt??t???te??dt??t?S??Qt?dt?Q0tQ0?e???t|tt??t?Q0?e???t?1?e????t??St?1?e????t?

（2-31）

令?t?1，即取?t為一個單位計算時段，則上式記為

?S?St?1?e??????St （2-32）

（2-32）中的?就是線性水庫單位時段為?t?1的出流系數。比較（2-25）和（2-32）可知?和?的意義是完全不同的，?總是與一個單位時段相聯系的，而且單位時段不同，其值也不同。

1令?t'??t，記單位時段為?t'的水庫消退系數為Kr'。由（2-30）的退水m方程，可推導得

Qt?1?QtKr'?

Qt?2?Qt?1Kr'?QtKr'

??

Qt?m?QtKr' （2-33）

2m此式中的1代表一個?t'時段，m表示m個?t'時段。顯然Qt?m?Qt??t。對單位時段?t的退水方程，有

Qt??t?QtKr； 或

Qt?1?QtKr （2-34）

比較（2-33）最后一個式子與（2-34）式可知，線性水庫單位計算時段為?t'的出流系數Kr'與單位計算時段為?t的出流系數Kr之間有如下關系：

Kr?Kr' （2-35）

已知對單位計算時段?t，有???1?Kr?；記單位計算時段?t'的出流系數為m?'??1?Kr'?，則可推得

11???m?????1?Kr???1??1???m? （2-36）

?????'此式就是所需要得結果。

2．有二個出流孔的線性水庫不同時段出流系數的轉換

記單位計算時段為?t的出流系數分別為KI和KG，單位計算時段為?t'的出流系數分別為KI'和KG'，不同計算時段的兩孔總出流系數分別為KI?KG和KI'?KG'，代人（2-36）式得到：

1??(KI?KG)??1??1??KI?KG??m? （2-37）

??''要求解KI'和KG'還須增加一個條件，可假定不同計算時段的兩孔出流系數分配比例相同，即成立：

KIKI'? （2-38）

KGKG'

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利用（2-38）消去KG'得到：

1??m????1?1?KI?KG???? （2-39）

'KI?KG1?KI利用（2-38）消去KG'得到：

1??m????1?1?KI?KG???? （2-40）

'KG?KI1?KG利用（2-39）與（2-40）就可進行線性水庫不同時段的出流系數轉換。

2.4新安江三水源模型的參數調試

采用河網匯流單位線的新安江三水源模型共有14個參數，根據參數的功能可分為4類

⑴與蒸散發計算有關的參數：蒸散發折算系數K，上層土壤蓄水容量WUM下層土壤蓄水容量WLM，深層蒸散發系數C。

⑵與產流計算有關的參數：流域蓄水容量Wm，流域蓄水容量曲線指數b，流域不透水面積比值IMP。

⑶與水源劃分有關的參數：流域自由水蓄水容量Sm，流域自由水蓄水容量曲線指數bx，自由水蓄水庫壤中流出流系數KI與自由水蓄水庫地下徑流出流系數KG。

⑷與匯流有關的參數：壤中流消退系數CI和地下徑流消退系數CG；河網匯流單位線參數Cr和?。

壤中流匯流調蓄水庫和地下徑流匯流調蓄水庫與自由水水庫是不同的水庫，但如果假定二調蓄水庫的出流系數與自由水水庫對應的徑流的出流系數相同，即假定CI?1?KI，CG?1?KG，則參數可減為12個。4類參數相對獨立，同類參數有一定相依性。

1．參數初定

根據流域自然地理資料、水文氣象資料和前人以積累的經驗初定參數。

⑴蒸散發折算系數K：

可采用汛期連續大雨，流域蓄水量處于蓄滿狀態的累計降雨、累計徑流、累計蒸發觀測資料，用下式估計:

K??P??R （2-41）

?E

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⑵流域蓄水容量Wm、上層土壤蓄水容量WUM、下層土壤蓄水容量WLM：

Wm值一般根據實測的降雨徑流資料分析或經驗選取后，適當微調即可。經驗選定后，此值調試范圍不大，比較容易確定。通常在南方濕潤地區Wm可選80～150mm左右，北方半濕潤地區可達170mm，江淮一帶約在110mm左右,燕山東北東部地區，選150mm左右。

WUM中包含有植物截留，少林地5～10mm，多林地10～20mm左右。WLM在60～90mm范圍。

⑶流域蓄水容量曲線指數b：

此值一般在0.2～0.5之間取值，通常流域越小，該值越小，特小流域可能小于0.2。1000平方公里以上流域一般大于0.3。

⑷不透水面積比值IMP：

IMP值對模型擬合精度影響很小，一般取0～0.05。

⑸深層蒸散發系數C：

南方多林地區C?0.18左右 ；北方半干旱地區C?0.08左右。

⑹流域自由水蓄水容量Sm：

Sm一般由經驗初定，土層淺薄的山區Sm?8～15mm，土厚多林地區Sm＝50mm，甚至更大。

⑺流域自由水蓄水容量曲線指數bx在；

根據經驗，bx常在1～1.5左右。

⑻自由水蓄水庫壤中流出流系數與KI自由水蓄水庫地下徑流出流系數KG：

一般來說，KI?KG約為0.7左右，二者分配比與具體流域有關，只能調試決定。

⑼壤中流消退系數CI和地下徑流消退系數CG：

一般CI趨近0.9；CG約為0.98～0.998，具體取值與具體流域有關，可進一步調試決定。

⑽河網匯流單位線參數Cr和?

Cr在0.02左右，與具體流域的河網特性有關，可進一步調試決定。?與具體流域的河網特性有關，為計算方便，通常取計算單位時段的整倍數。

2．參數率定

首先率定第一類參數，主要觀察率定期的總水量是否與實測水量相近。其次率定第二類參數，主要觀察次洪水的水量是否與實測水量相近。第三類參數的率定，主要觀察次洪水的退水段過程的水量是否與實測水量相近。第四類參數的率定，主要觀察次洪水的過程線是否擬合良好。參數率定過程中要反復對參數進行多遍調試，直至滿足精度要求。

2.5新安江三水源模型的VB程序介紹

四川大學水電學院

- 22 -

新安江流域水文模型

新安江三水源，兩層蒸發模型（時變單位線）VB源程序

Function XingAnJang4() As Integer

Dim Fno As Integer, I As Integer，Nian(2) As Integer，AX(20) As Single, Qo As Single,

Dim Wm As Single, Wum As Single, Wlm As Single, k As Single, Sm As Single, b As Single,

Bx As Single

Dim Kss As Single, Kg As Single, CRss As Single, CRg As Single, Immp As Single, F As

Single, U As Single

Dim P As Single, E As Single, Pe As Single, Eu As Single, El As Single, EE As Single, FR0 As

Single

Dim R As Single, Rs As Single, Rss As Single, Rg As Single, Q As Single, X As Single, XX As

Single

Dim W As Single, Wu As Single, Wl As Single, S As Single, Wmm As Single, Smm As Single

Dim QRss0 As Single, QRg0 As Single, Cr As Single, Cs As Single, Cx As Single, Qz As

Single, Qa() As Single

Qo = 5 'Qo是基流。

Open "e:test流域模型" For Input As #1

Open "e:test流域模型" For Input As #5

Open "e:test流域模型" For Output As #6

Fno = 1

ReadRecord Fno:

TurnRecord Nian, AX, 11 + 1, 1: Clo (Fno)

Wm = AX(1): Wum = AX(2): k = AX(3): b = AX(4): Sm = AX(5): Bx = AX(6): Kss = AX(7):

Kg = AX(8)

CRss = AX(9): CRg = AX(10): Immp = AX(11)

W = 85: Wu = 1: S = 0: FR0 = 0: Dt = 3: F = 2928: U = F / (3.6 * Dt): QRss0 = 0: QRg0 =

10.1

Wmm = (1 + b) * Wm: Smm = (1 + Bx) * Sm: Wlm = Wm - Wum: Wl = W - Wu: X = 1 / (1 +

b): XX = 1 / (1 + Bx)

Cr = 0.025: Cx = 6

Fno = 5: n = 0: Do Until EOF(Fno): Line Input #Fno, TextLien: n = n + 1: Loop: Seek #Fno, 1

ReDim Qa(n + 1000)

For I = 1 To n

ReadRecord Fno: TurnRecord Nian, AX, 4 + 1, 1

n1 = Nian(1): m1 = Int(AX(1)): P = AX(2): E = AX(3): qb = AX(4)

Pe = P - k * E

If Pe > 0 Then

Eu = k * E: El = 0

XuManChanLiu1 Pe, R, Wm, Wmm, Wum, Wlm, W, Wu, Wl, b, X

El

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- 23 -

新安江流域水文模型

R = 0

EuEl P, k, E, Wlm, Wu, Wl, Eu, El

End If

RsRssRg1 Pe, R, S, Sm, Smm, Rs, Rss, Rg, Bx, XX, FR0, Kss, Kg, Immp

'RsRssRg2 Pe, R, S, Sm, Smm, Rs, Rss, Rg, Bx, XX, FR0, Kss, Kg, Immp

EE = Eu + El: W = Wu + Wl

HeWangZongRuLiu Rs, Rss, Rg, QRss0, QRg0, Qz, CRg, CRss, Qo, U

Tao = 1

Cs = 1 - Cr * Qz ^ 0.4

'Tao = Int(Cx / (1 - Cs)) / 3

Qa(I + Tao) = Cs * Qa(I) + (1 - Cs) * Qz

Q = Qa(I + Tao)

Write #6 I, P, EE, R, Rs, Rss, Rg, W, Q, qb End If

Next I

Clo (6)

= CStr(666)

End Function

Public Sp(20) As Variant

Function ReadRecord(Fno) As Integer

Dim TextLien As String, Stext As String, sss As String

Dim I As Integer, j As Integer, LineLen As Integer

j = 1

Line Input #Fno, TextLien

LineLen = Len(TextLien)

For I = 1 To LineLen

Stext = Mid(TextLien, I, 1)

Select Ca Asc(Stext)

Ca 45, 46, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57

sss = sss + Stext

If I = LineLen Then

Sp(j) = sss

End If

Ca El

If sss <> "" Then

Sp(j) = sss: j = j + 1: sss = ""

End If

End Select

Next I

ReadRecord = j

End Function

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- 24 -

新安江流域水文模型

'蓄滿產流函數一

Function XuManChanLiu1(Pe, R, Wm, Wmm, Wum, Wlm, W, Wu, Wl, b, X) As Integer

Dim Dr As Single, A As Single

A = Wmm * (1 - (1 - W / Wm) ^ X)

If Pe + A < Wmm Then

R = Pe - Wm + W + Wm * (1 - (Pe + A) / Wmm) ^ (1 + b)

El

R = Pe + W - Wm

End If

If Wu + Pe - R < Wum Then

Wu = Wu + Pe - R

El

Wl = Wl + Wu + Pe - R - Wum

Wu = Wum

If Wl > Wlm Then

Dr = Wl - Wlm

Wl = Wlm

R = R + Dr

End If

End If

End Function

'兩層蒸發函數

Function EuEl(P, k, E, Wlm, Wu, Wl, Eu, El) As Integer

If Wu + P > k * E Then

Eu = k * E

Wu = Wu + P - Eu

El = 0

El

Eu = Wu + P

El = (k * E - Eu) * Wl / Wlm

Wu = 0

Wl = Wl - El

End If

End Function

'三水源劃分函數一

Function RsRssRg1(Pe, R, S, Sm, Smm, Rs, Rss, Rg, Bx, XX, FR0, Kss, Kg, Immp) As Integer

Dim j As Integer, nn As Integer

Dim FR As Single, Au As Single, Smmf As Single, Smf As Single, RR As Single

Dim Rs0 As Single, Rss0 As Single, Rg0 As Single, Kss0 As Single, Kg0 As Single

Rs = 0: Rss = 0: Rg = 0

If R > 0 Then

FR = R / Pe

S = S * FR0 / FR

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新安江流域水文模型

If FR < 1 Then

Smmf = Smm * (1 - (1 - FR) ^ (1 / Bx))

El

Smmf = Smm

End If

Smf = Smmf / (1 + Bx)

nn = 5

RR = Pe / nn

Kss0 = (1 - (1 - Kss - Kg) ^ (1 / nn)) / (1 + Kg / Kss)

Kg0 = Kss0 * Kg / Kss

For j = 1 To nn

If S < Smf Then

Au = Smmf * (1 - (1 - S / Smf) ^ XX)

El

Au = Smmf

S = Smf

End If

If (RR + Au > Smmf) Then

Rs0 = (RR + S - Smf): S = Smf

El

Rs0 = (RR - Smf + S + Smf * (1 - (RR + Au) / Smmf) ^ (1 + Bx))

S = S + RR - Rs0

End If

Rs = Rs + Rs0

Rss0 = S * Kss0: Rss = Rss + Rss0

Rg0 = S * Kg0: Rg = Rg + Rg0

S = S - (Rss0 + Rg0)

Next j

FR0 = FR

El

Rs = 0

Rss = S * Kss

Rg = S * Kg

S = S - (Rss + Rg)

End If

Rs = Rs * FR0 * (1 - Immp) + Pe * Immp

Rss = Rss * FR0 * (1 - Immp)

Rg = Rg * FR0 * (1 - Immp)

End Function

'三水源河網總入流函數（地面徑流直接入流）

Function HeWangZongRuLiu(Rs, Rss, Rg, QRss0, QRg0, Qz, CRg, CRss, Qo, U) As Integer

Dim Qs As Single, QRss As Single, QRg As Single

Qs = Rs * U

QRss = CRss * QRss0 + (1 - CRss) * Rss * U

四川大學水電學院

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新安江流域水文模型

QRg = CRg * QRg0 + (1 - CRg) * Rg * U

Qz = Qs + QRss + QRg + Qo

QRss0 = QRss: QRg0 = QRg

End Function

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