新安江模型报告

1、LOGOInitModel模型初始化1SetParameters设置模型参数2RunModle 运行新安江模型3SaveResults 结果输出4 新安江模型LOGO概述概述1为对新安江水库作入库流量预报而提出的一种降雨径流流量模型。2主要特色在于认为湿润地区为蓄满产流。提出的流域蓄水容量曲线为模型核心。3为分散性模型，按一定方法分块。对每个单元流域进行产汇流计算，然后相加得到总出流过程。新安江模型LOGO概述概述正演程序流程图新安江模型LOGOInitModel模型初始化模型初始化降雨量P 2 驱动数据：蒸散发量E数据自常用水文预报算法和计算程序算例1 步数：steps原程序步长为1天，步数

2、为731，即两年。现依据常用水文预报算法和计算程序P21算例，将步长改为2h，时段数为24。其余参数均按照该算例取值。新安江模型LOGOInitModel模型初始化模型初始化该程序中产流项和出流项均只分地表和地下无壤中流部分3.模型输出蒸散发项：E=Eu+El+Ed产流项： R=Rg+Rs出流项： Q=Qrg+Qrs4.模型状态量土壤湿度：土壤湿度：W=Wu+Wl+Wd，程序中假定流域经过了长时间降雨，数值分别等于各自的蓄水容量。流域面积流域面积：Area=537 km2每一步长的小时数：每一步长的小时数：DeltaT=2hU=Area/(3.6*DeltaT）一个将径流深转化为流量的转换系数

3、新安江模型LOGOSetParameters设置模型参数设置模型参数 1.流域蒸散发能力与实测水面蒸发之比 K=0.65 2.流域不透水面积占全流域面积之比 IMP=0. 3.蓄水容量曲线的方次 B=0.3 4.上层蓄水容量 Wum=20mm 5.下层蓄水容量 Wlm=75mm 6.深层蓄水容量 Wdm=80mm 7.深层蒸散发系数 C=0.11 8.地下径流消退系数 KKG=0.99新安江模型注：该程序未划分壤中流，故不需要壤中流消退系数 KKSS；该程序的水源划分为二水源，没用到两个出流系数KSS、KGLOGOSetParameters设置模型参数设置模型参数 9.流域平均蓄水容量 WM=

4、WuM+WlM+WdM 10.流域内最大点蓄水容量 WMM=WM*(1+B)/(1-IMP) 11.汇流计算参数 Kstor 汇流参数 12.稳定入渗率（mm/h） Fc=2.3mm/h新安江模型关于稳渗率的取值：因该程序采用二水源划分，需要此参数，算例在文献中为三水源划分，不需要此参数。故从算例中得不到该参数，只能大致得到一个值，以作参考。LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 蒸散发计算三层蒸发模型上层下层深层按蒸发能力蒸发补足 按蒸发能力蒸发补足 上层不足蒸发上层不足蒸发 下层不足蒸发下层不足蒸发新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 蒸散发计算

5、“下层按蒸发能力”的解释 下层蒸发与剩余蒸散发能力剩余蒸散发能力（流域蒸散发量与上层蒸发量之差）及下层含水量成正比，而与下层蓄水容量成反比。所谓的下层按蒸发能力蒸发是指：下层蒸发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散下层蒸发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散发系数发系数C。若下层蓄水不足，则只好由深层补足。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 蒸散发计算算法的实现(PE0(上层足够蒸发） EU=K*E EL=ED=0二、WU+PEC*（k*E-EU)（下层足够蒸发） （解释） EL=(K*E-EU) （剩余的全由下层） ED=0 2.若WL：（全流域蓄满产流） R=

6、土壤湿度+净降 雨量-土壤蓄水量 ?为=WMM（最大点蓄水容量） R=W+PE-WM二、A+PEWMM R=W+PE-WM+ WM*pow1-(PE+A)/WMM),1+BW为流域的初始平均蓄水量（不是容量），在上图中属于面积（点的累积）方面的量。在下面的分段中，不等式右边为WMM（最大的点蓄水容量），在上图中属于纵坐标方面(点）的量。故为了对应，需把WMM对应的纵坐标即A算出。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分二水源模型：主要通过稳定入渗率FC来划分水源。净降雨量稳渗率除去不透水面积，其余部分全要渗入地下渗入地下的部分需要用稳渗率折减一下入渗水体在重力

7、作用下运动，待土壤层全部饱和时，在恒定雨强下径流保持常数，入渗不再随降雨历时的延长而发生变化。此时的入渗率称为稳渗率稳渗率。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分二水源模型的算法实现一、PEFCRG=（R-IMP*PE)/PE*FC(用稳渗率打折）RS=R-RG该程序采取二水源模型！新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源模型 自由水蓄水库自由水蓄水库RS:地面径流RSS：壤中流RG：地下径流TRS：地面径流对河网总入流RSS:壤中流对河网总入流TRG:地下径流对河网总入流溢流成为地面径流溢流成为地面径流出流出流1成壤

8、中流成壤中流出流出流2成地下径流成地下径流地下水库调蓄对河网总入流壤中流水库调蓄新安江模型壤中流壤中流因土壤在沉积过程中粉细沙夹层和透镜体的存在及粘土颗粒的定向排列等，往往使水平方向的渗透系数大于垂直方向的渗透系数。故大雨过后，在水流垂直入渗的同时，土壤表层有更大强度的水平向壤中流发生。 LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源模型流域自由水蓄水容量曲线流域自由水蓄水容量曲线自由水的自由水的蓄水能力在产流面积上不均匀。将其分布概化为如图的曲线。当蓄水量小于最大的点蓄水容量时，有的地方出流，有的不出流，需要引入曲线方次。当蓄水量大于最大的点蓄水容量时，则全部出流。与

9、之前的蓄满产流比较，之前存蓄的是张力水。这里存蓄的是自由水。蓄水能力小于某个点蓄水能力点蓄水能力的面积占总产流面积之比最大点蓄水容量新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源模型将该曲线表示为公式的形式：EXSMMFSMFFRFS)1 (1产流面积上的平均蓄水容量深：EXSMMFSMF1（4）（5）（4）与（1）、（5）与（2）式的推导分别相同新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源模型1.首先由资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点蓄水容量SMM=SM(1+EX)； SMMF=S

10、MM1-pow(1-FR)，1/EX；3.由（5）式得SMF;4.AU=SMMF1-pow(1-S/SMF,1/(1+EX)可将SMM与SM分别类比前面提及的SMMF与SMF，不同点在于:SMM与SM是针对全流域的量，而SMMF与SMF是针对产流面积上的量。这里假设了SMMF、FR与SMM的关系为方次为EX的曲线分布，实现从SMM推向SMMF。该式将自由水在产流面积上的平均蓄水深S对应为相应的纵坐标AU，可与之前的W对应为A类比。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源划分的算法实现一、PE+AU=SMMF RS=(PE+S-SMF)FR（全部点都有溢流

11、） RSS=SMF*KSS*FR（既然全部点溢流，蓄水量必都是满的） RG=SMF*KG*FR S=SMF-(RSS+RG)/FR（相当于从孔中漏掉之后剩余的部分）KSS、KG分别为壤中流和地下径流的出流系数，表征自由水蓄水库对出流的影响。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 水源划分三水源划分的算法实现三、0PE+AUSMMF RS=PE-SMF+S+SMF*pow1-(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） R

12、G=(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）新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 土壤含水量的更新计算上层土壤含水+蒸散发剩余-产流_?_上层蓄水能力?为：上层蓄水能力不够下层蓄水能力足够上层按能力蓄满剩余在下层下层蓄水能力不够上、下层按能力蓄满剩余在深层新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 土壤含水量的更新计算算法实现一、WU+PE-R=WUM 1.WU+WL+PE-R-WUM=WLM WU=WUM WL=WLM WD=W+PE-R-WU-

13、WL 新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 汇流计算汇流：汇流：降落在流域上的雨水，从流域各处向流域的出口断面处汇集的过程。坡地汇流坡地汇流：地表径流、壤中流、地下径流都分别经过一定的调蓄作用后流入河网。这些调蓄作用包括壤中流水库对壤中流的调蓄，地下水库对地下径流的调蓄。（该程序不涉及壤中流）河网汇流：河网汇流：各种水源的径流汇集到一起，低一级的河流汇入高一级的河流。具体说，就是模拟水体从刚进入河槽到单元出口的过程。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 汇流计算坡地汇流TRS(t)=RS(t)*U TRSS(t)=TRSS(t-1)*KK

14、SS+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） 一个将径流深转化为流量的转换系数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。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 汇流计算河网汇流 计算公式为：新安江模型) 1()()(1itTRiUHtQNiQ(t）即单位出口处t时刻的流量值；UH为无因次时段单位线；N为单位线的历时时段数。单位线：在给定流域上，单位时段内均匀降

15、落单位深度的地面净雨，在流域出口断面形成的地面径流过程线。LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型kekiUH11)(关于单位线UH(i)的确定，程序采取了以下的J.E纳什瞬时单位线公式：公式中的k就是程序中的参数kstor。算例中未采用此方法，故没有kstor 的取值。因此在运行程序时该值也无法确定。新安江模型LOGORunModle 运行新安江模型运行新安江模型 出流系数和消退系数的参数率定M=24/DeltaTN=24/DeltaT*INT(R/5)+1KKSSD=pow(KKSS,1/M)KKGD=pow(KKG,1/M)KSSD=1-pow(1-KG-KSS,1/N)/(1+KG/KSS)KGD=KSSD*KG/KSS一般情况下，出流系数和消退系数均按日模型率定。如果不是日模型，则各系数都要相应地发生变化。且时段划分不宜过长，否则应将雨量分为5mm一个量级再作分步计算。在时段长合理的前提下，率定过程如下：新安江模型LOGOSaveResults 结果输出 若干问题： 1.Fc稳渗率并不是和其他参数采自同一文献，只能保证其数量级不致差别过大。 2.程序中的Kstor参数是在河网汇流过程中用到的参数，也不能确定取值。在一个验证报告中看到它大致取值大约在2至6附近。程序运行时取了5 。 3.文