新安江模型報(bào)告.PPT

1、LOGO1InitModel模型初始化1SetParameters設(shè)置模型參數(shù)2RunModle 運(yùn)行新安江模型3SaveResults 結(jié)果輸出4 新安江模型LOGO2概述概述1為對(duì)新安江水庫(kù)作入庫(kù)流量預(yù)報(bào)而提出的一種降雨徑流流量模型。2主要特色在于認(rèn)為濕潤(rùn)地區(qū)為蓄滿(mǎn)產(chǎn)流。提出的流域蓄水容量曲線(xiàn)為模型核心。3為分散性模型，按一定方法分塊。對(duì)每個(gè)單元流域進(jìn)行產(chǎn)匯流計(jì)算，然后相加得到總出流過(guò)程。新安江模型LOGO3概述概述正演程序流程圖新安江模型LOGO4InitModel模型初始化模型初始化降雨量P 2 驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)：蒸散發(fā)量E數(shù)據(jù)自常用水文預(yù)報(bào)算法和計(jì)算程序算例1 步數(shù)：steps原程序步長(zhǎng)為1

2、天，步數(shù)為731，即兩年?，F(xiàn)依據(jù)常用水文預(yù)報(bào)算法和計(jì)算程序P21算例，將步長(zhǎng)改為2h，時(shí)段數(shù)為24。其余參數(shù)均按照該算例取值。新安江模型LOGO5InitModel模型初始化模型初始化該程序中產(chǎn)流項(xiàng)和出流項(xiàng)均只分地表和地下無(wú)壤中流部分3.模型輸出蒸散發(fā)項(xiàng)：E=Eu+El+Ed產(chǎn)流項(xiàng)： R=Rg+Rs出流項(xiàng)： Q=Qrg+Qrs4.模型狀態(tài)量土壤濕度：土壤濕度：W=Wu+Wl+Wd，程序中假定流域經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間降雨，數(shù)值分別等于各自的蓄水容量。流域面積流域面積：Area=537 km2每一步長(zhǎng)的小時(shí)數(shù)：每一步長(zhǎng)的小時(shí)數(shù)：DeltaT=2hU=Area/(3.6*DeltaT）一個(gè)將徑流深轉(zhuǎn)化為流量

3、的轉(zhuǎn)換系數(shù)新安江模型LOGO6SetParameters設(shè)置模型參數(shù)設(shè)置模型參數(shù) 1.流域蒸散發(fā)能力與實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)之比 K=0.65 2.流域不透水面積占全流域面積之比 IMP=0. 3.蓄水容量曲線(xiàn)的方次 B=0.3 4.上層蓄水容量 Wum=20mm 5.下層蓄水容量 Wlm=75mm 6.深層蓄水容量 Wdm=80mm 7.深層蒸散發(fā)系數(shù) C=0.11 8.地下徑流消退系數(shù) KKG=0.99新安江模型注：該程序未劃分壤中流，故不需要壤中流消退系數(shù) KKSS；該程序的水源劃分為二水源，沒(méi)用到兩個(gè)出流系數(shù)KSS、KGLOGO7SetParameters設(shè)置模型參數(shù)設(shè)置模型參數(shù) 9.流域平均蓄

4、水容量 WM=WuM+WlM+WdM 10.流域內(nèi)最大點(diǎn)蓄水容量 WMM=WM*(1+B)/(1-IMP) 11.匯流計(jì)算參數(shù) Kstor 匯流參數(shù) 12.穩(wěn)定入滲率（mm/h） Fc=2.3mm/h新安江模型關(guān)于穩(wěn)滲率的取值：因該程序采用二水源劃分，需要此參數(shù)，算例在文獻(xiàn)中為三水源劃分，不需要此參數(shù)。故從算例中得不到該參數(shù)，只能大致得到一個(gè)值，以作參考。LOGO8RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 蒸散發(fā)計(jì)算三層蒸發(fā)模型上層下層深層按蒸發(fā)能力蒸發(fā)補(bǔ)足 按蒸發(fā)能力蒸發(fā)補(bǔ)足 上層不足蒸發(fā)上層不足蒸發(fā) 下層不足蒸發(fā)下層不足蒸發(fā)新安江模型LOGO9RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安

5、江模型 蒸散發(fā)計(jì)算“下層按蒸發(fā)能力”的解釋 下層蒸發(fā)與剩余蒸散發(fā)能力剩余蒸散發(fā)能力（流域蒸散發(fā)量與上層蒸發(fā)量之差）及下層含水量成正比，而與下層蓄水容量成反比。所謂的下層按蒸發(fā)能力蒸發(fā)是指：下層蒸發(fā)量與剩余蒸散發(fā)能力之比不小于深層蒸散下層蒸發(fā)量與剩余蒸散發(fā)能力之比不小于深層蒸散發(fā)系數(shù)發(fā)系數(shù)C。若下層蓄水不足，則只好由深層補(bǔ)足。新安江模型LOGO10RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 蒸散發(fā)計(jì)算算法的實(shí)現(xiàn)(PE0(上層足夠蒸發(fā)） EU=K*E EL=ED=0二、WU+PEC*（k*E-EU)（下層足夠蒸發(fā)） （解釋?zhuān)?EL=(K*E-EU) （剩余的全由下層） ED=0 2.若WL：（

6、全流域蓄滿(mǎn)產(chǎn)流） R=土壤濕度+凈降 雨量-土壤蓄水量 ?為=WMM（最大點(diǎn)蓄水容量） R=W+PE-WM二、A+PEWMM R=W+PE-WM+ WM*pow1-(PE+A)/WMM),1+BW為流域的初始平均蓄水量（不是容量），在上圖中屬于面積（點(diǎn)的累積）方面的量。在下面的分段中，不等式右邊為WMM（最大的點(diǎn)蓄水容量），在上圖中屬于縱坐標(biāo)方面(點(diǎn)）的量。故為了對(duì)應(yīng)，需把WMM對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)即A算出。新安江模型LOGO15RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分二水源模型：主要通過(guò)穩(wěn)定入滲率FC來(lái)劃分水源。凈降雨量穩(wěn)滲率除去不透水面積，其余部分全要滲入地下滲入地下的部分需要用穩(wěn)

7、滲率折減一下入滲水體在重力作用下運(yùn)動(dòng)，待土壤層全部飽和時(shí)，在恒定雨強(qiáng)下徑流保持常數(shù)，入滲不再隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)而發(fā)生變化。此時(shí)的入滲率稱(chēng)為穩(wěn)滲率穩(wěn)滲率。新安江模型LOGO16RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分二水源模型的算法實(shí)現(xiàn)一、PEFCRG=（R-IMP*PE)/PE*FC(用穩(wěn)滲率打折）RS=R-RG該程序采取二水源模型！新安江模型LOGO17RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源模型 自由水蓄水庫(kù)自由水蓄水庫(kù)RS:地面徑流RSS：壤中流RG：地下徑流TRS：地面徑流對(duì)河網(wǎng)總?cè)肓鱎SS:壤中流對(duì)河網(wǎng)總?cè)肓鱐RG:地下徑流對(duì)河網(wǎng)總?cè)肓饕缌鞒蔀榈孛?/p>

8、徑流溢流成為地面徑流出流出流1成壤中流成壤中流出流出流2成地下徑流成地下徑流地下水庫(kù)調(diào)蓄對(duì)河網(wǎng)總?cè)肓魅乐辛魉畮?kù)調(diào)蓄新安江模型壤中流壤中流因土壤在沉積過(guò)程中粉細(xì)沙夾層和透鏡體的存在及粘土顆粒的定向排列等，往往使水平方向的滲透系數(shù)大于垂直方向的滲透系數(shù)。故大雨過(guò)后，在水流垂直入滲的同時(shí)，土壤表層有更大強(qiáng)度的水平向壤中流發(fā)生。 LOGO18RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源模型流域自由水蓄水容量曲線(xiàn)流域自由水蓄水容量曲線(xiàn)自由水的自由水的蓄水能力在產(chǎn)流面積上不均勻。將其分布概化為如圖的曲線(xiàn)。當(dāng)蓄水量小于最大的點(diǎn)蓄水容量時(shí)，有的地方出流，有的不出流，需要引入曲線(xiàn)方次。當(dāng)蓄水量

9、大于最大的點(diǎn)蓄水容量時(shí)，則全部出流。與之前的蓄滿(mǎn)產(chǎn)流比較，之前存蓄的是張力水。這里存蓄的是自由水。蓄水能力小于某個(gè)點(diǎn)蓄水能力點(diǎn)蓄水能力的面積占總產(chǎn)流面積之比最大點(diǎn)蓄水容量新安江模型LOGO19RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源模型將該曲線(xiàn)表示為公式的形式：EXSMMFSMFFRFS)1 (1產(chǎn)流面積上的平均蓄水容量深：EXSMMFSMF1（4）（5）（4）與（1）、（5）與（2）式的推導(dǎo)分別相同新安江模型LOGO20RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源模型1.首先由資料率定模型在全流域的平均自由水容量SM和EX;2.全流域上最大的自由水點(diǎn)蓄

10、水容量SMM=SM(1+EX)； SMMF=SMM1-pow(1-FR)，1/EX；3.由（5）式得SMF;4.AU=SMMF1-pow(1-S/SMF,1/(1+EX)可將SMM與SM分別類(lèi)比前面提及的SMMF與SMF，不同點(diǎn)在于:SMM與SM是針對(duì)全流域的量，而SMMF與SMF是針對(duì)產(chǎn)流面積上的量。這里假設(shè)了SMMF、FR與SMM的關(guān)系為方次為EX的曲線(xiàn)分布，實(shí)現(xiàn)從SMM推向SMMF。該式將自由水在產(chǎn)流面積上的平均蓄水深S對(duì)應(yīng)為相應(yīng)的縱坐標(biāo)AU，可與之前的W對(duì)應(yīng)為A類(lèi)比。新安江模型LOGO21RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源劃分的算法實(shí)現(xiàn)一、PE+AU=SMM

11、F RS=(PE+S-SMF)FR（全部點(diǎn)都有溢流） RSS=SMF*KSS*FR（既然全部點(diǎn)溢流，蓄水量必都是滿(mǎn)的） RG=SMF*KG*FR S=SMF-(RSS+RG)/FR（相當(dāng)于從孔中漏掉之后剩余的部分）KSS、KG分別為壤中流和地下徑流的出流系數(shù)，表征自由水蓄水庫(kù)對(duì)出流的影響。新安江模型LOGO22RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 水源劃分三水源劃分的算法實(shí)現(xiàn)三、0PE+AUSMMF RS=PE-SMF+S+SMF*pow1-(PE+AU)/SMMF，EX+1*FR;（引入曲線(xiàn)方次） RSS=(PE+S-RS/FR)*KSS*FR（此時(shí)并不是全部蓄滿(mǎn)，收入為PE+S，

12、支出為溢流部分，二者相減方能得到當(dāng)前自由水蓄水量） RG=(PE+S-RS/FR)KG*FR S=S+PE-(RS+RSS+RG)/FR（仍為自由水蓄水量-壤中流和地下徑流，只不過(guò)蓄水量不是滿(mǎn)的）新安江模型LOGO23RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 土壤含水量的更新計(jì)算上層土壤含水+蒸散發(fā)剩余-產(chǎn)流_?_上層蓄水能力?為：上層蓄水能力不夠下層蓄水能力足夠上層按能力蓄滿(mǎn)剩余在下層下層蓄水能力不夠上、下層按能力蓄滿(mǎn)剩余在深層新安江模型LOGO24RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 土壤含水量的更新計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)一、WU+PE-R=WUM 1.WU+WL+PE-R-WUM=

13、WLM WU=WUM WL=WLM WD=W+PE-R-WU-WL 新安江模型LOGO25RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 匯流計(jì)算匯流：匯流：降落在流域上的雨水，從流域各處向流域的出口斷面處匯集的過(guò)程。坡地匯流坡地匯流：地表徑流、壤中流、地下徑流都分別經(jīng)過(guò)一定的調(diào)蓄作用后流入河網(wǎng)。這些調(diào)蓄作用包括壤中流水庫(kù)對(duì)壤中流的調(diào)蓄，地下水庫(kù)對(duì)地下徑流的調(diào)蓄。（該程序不涉及壤中流）河網(wǎng)匯流：河網(wǎng)匯流：各種水源的徑流匯集到一起，低一級(jí)的河流匯入高一級(jí)的河流。具體說(shuō)，就是模擬水體從剛進(jìn)入河槽到單元出口的過(guò)程。新安江模型LOGO26RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 匯流計(jì)算坡地匯流

14、TRS(t)=RS(t)*U TRSS(t)=TRSS(t-1)*KKSS+RSS(t)*(1-KKSS)*UTRG(t)=TRG(t-1)*KKG+RG(t)*(1-KKG)*UTR(t)=TRS(t)+TRSS(t)+TRG(t)U=Area/(3.6*DeltaT） 一個(gè)將徑流深轉(zhuǎn)化為流量的轉(zhuǎn)換系數(shù)KKSS表征壤中流水庫(kù)的調(diào)蓄作用。它使本時(shí)段的出流有所折扣，又使上一時(shí)段的存蓄對(duì)本時(shí)段有所補(bǔ)充。新安江模型LOGO27RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 匯流計(jì)算河網(wǎng)匯流 計(jì)算公式為：新安江模型) 1()()(1itTRiUHtQNiQ(t）即單位出口處t時(shí)刻的流量值；UH為無(wú)因次

15、時(shí)段單位線(xiàn)；N為單位線(xiàn)的歷時(shí)時(shí)段數(shù)。單位線(xiàn)：在給定流域上，單位時(shí)段內(nèi)均勻降落單位深度的地面凈雨，在流域出口斷面形成的地面徑流過(guò)程線(xiàn)。LOGO28RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型kekiUH11)(關(guān)于單位線(xiàn)UH(i)的確定，程序采取了以下的J.E納什瞬時(shí)單位線(xiàn)公式：公式中的k就是程序中的參數(shù)kstor。算例中未采用此方法，故沒(méi)有kstor 的取值。因此在運(yùn)行程序時(shí)該值也無(wú)法確定。新安江模型LOGO29RunModle 運(yùn)行新安江模型運(yùn)行新安江模型 出流系數(shù)和消退系數(shù)的參數(shù)率定M=24/DeltaTN=24/DeltaT*INT(R/5)+1KKSSD=pow(KKSS,1/M)K

16、KGD=pow(KKG,1/M)KSSD=1-pow(1-KG-KSS,1/N)/(1+KG/KSS)KGD=KSSD*KG/KSS一般情況下，出流系數(shù)和消退系數(shù)均按日模型率定。如果不是日模型，則各系數(shù)都要相應(yīng)地發(fā)生變化。且時(shí)段劃分不宜過(guò)長(zhǎng)，否則應(yīng)將雨量分為5mm一個(gè)量級(jí)再作分步計(jì)算。在時(shí)段長(zhǎng)合理的前提下，率定過(guò)程如下：新安江模型LOGO30SaveResults 結(jié)果輸出 若干問(wèn)題： 1.Fc穩(wěn)滲率并不是和其他參數(shù)采自同一文獻(xiàn)，只能保證其數(shù)量級(jí)不致差別過(guò)大。 2.程序中的Kstor參數(shù)是在河網(wǎng)匯流過(guò)程中用到的參數(shù)，也不能確定取值。在一個(gè)驗(yàn)證報(bào)告中看到它大致取值大約在2至6附近。程序運(yùn)行時(shí)取了5 。 3.文獻(xiàn)