水文模型萨克拉门托模型

萨克拉门托流域水文模型现在是1页\一共有34页\编辑于星期三萨克拉门托流域水文模型萨克拉门托流域水文模型是美国天气局水文办公室萨克拉门托预报中心、和于70年代初期在第IV号斯坦福模型基础上改进和发展的。1973年研制成功了日流量模拟程序，1975年又进一步提出了6h时段模拟程序，因它始用于萨克拉门托河而得名该模型功能较完善，能应用于大、中流域，又能适应湿润地区和干旱地区，它在美国的水文预报中得到了较广泛的应用，也是我国引进的模型中人们较为熟悉的模型之一。现在是2页\一共有34页\编辑于星期三萨克拉门托河萨克拉门托河位于美国加利福尼亚州中部，是该州最长的河流，它发源于卡斯克德山脉的沙斯特山附近，最后注入太平洋旧金山湾北支舒森湾。河流全长615km，总流域面积约为7.02万平方公里，多年平均流量856立方米/秒，多年平均径流量270亿立方米。萨克拉门托河流域所在地区为萨克拉门托河谷与圣华金河谷，均是中央河谷的一部分，其北部为喀斯喀特山脉，东部为内华达山脉，西部为沿海山岭。中央河谷南北长约700km，东西宽约90km，面积约4.5万平方公里，是美国著名的农业地带。河谷北部年降水量约为1000mm，南部仅150mm，流域内年径流量3/4集中在北部。现在是3页\一共有34页\编辑于星期三萨克拉门托河现在是4页\一共有34页\编辑于星期三基本概念萨克拉门托模型是集总式连续运算的确定性流域水文模型，是以土壤含水量贮存、渗透、排水和蒸散发特性为基础来模拟水温循环的综合的河川径流流域模型。萨克拉门托模型主要由降雨、融雪、蒸散发、入渗、河网总入流及其河网汇流六个部分组成，其中，土壤含水量计算模型是该系统的中心组件。现在是5页\一共有34页\编辑于星期三通用水文模型现在是6页\一共有34页\编辑于星期三模型结构图现在是7页\一共有34页\编辑于星期三土壤含水量模型降雨不透水面透水面上层下层渗透方程上层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量充满上层张力水，产生上层自由水渗透到下层，形成下层张力水、浅层以及深层自由水现在是8页\一共有34页\编辑于星期三模型参数萨克拉门托模型的参数，除蒸发和汇流部分之外，土壤含水量模型中还有17个参数。现在是9页\一共有34页\编辑于星期三模型参数现在是10页\一共有34页\编辑于星期三水源划分及径流计算壤中流浅层基流深层基流直接径流地面径流现在是11页\一共有34页\编辑于星期三水源划分及径流计算1、直接径流（DRO）又分永久性不透水面积上产生的直接径流（ROIMP）和暂时性不透水面积上产生的直接径流(SDRO）。1）永久不透水面积上形成的直接径流模型设想雨水降落在湖面、沼泽或河网等以及其毗连的永久性不透水面积上时，都产生直接径流，所以ROIMP=PX.PCTIMPX——降水量PCTIM——永久性不透水面积比重2）可变不透水面积上形成得直接径流因为在可变不透水面积上也分为上下两个土层，各层的张力水容量与透水面积上的一样，但不设自由水。总的张力水蓄量由上下两层的张力水蓄量组成，上层张力水蓄量等于透水面积上的上土层张力水蓄量,下土层张力水蓄量为ADIMC-UZTWC。现在是12页\一共有34页\编辑于星期三水源划分及径流计算现在是13页\一共有34页\编辑于星期三水源划分及径流计算现在是14页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算下层水分饱和时水分从上层渗透到下层的渗透率为饱和渗透率（PBASE）它是两种下层自由水贮存量与其相应的排水率乘积之和：现在是15页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算现在是16页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算现在是17页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算渗透公式中，渗透量是按一定的比例（PFREE）分配给下层张力水和下层自由水的。而分配给下层自由水的渗透量，又按浅层自由水和深层自由水的含水比（RATLS,RATLP）分配给浅层自由水和深层自由水。现在是18页\一共有34页\编辑于星期三土壤水的水平交换现在是19页\一共有34页\编辑于星期三蒸散发计算(1)上土层张力水蒸散发量降落在透水面积上的时段雨量,首先补充上土层张力水蓄量，当满足上土层张力水的缺水量后其余的雨量成为有效降雨。UZTWM～为上土层张力水容量（mm）；UZTWC～为上土层张力水蓄量（mm）。流域的蒸散发能力EP。(2)上土层自由水蒸散发量UZFWC～为上层自由水蓄量(mm)现在是20页\一共有34页\编辑于星期三蒸散发计算(3)下土层张力水蒸散发量

UZTWM～为上土层张力水容量(mm)；LZTWM～为下土层张力水容量(mm)。LZTWC~为下层张力水蓄量。（4）水面蒸发量

SARVA～为河网、湖泊及水生植物的面积占全流域面积的百分数；PCTIM～为永久不透水面积占全流域面积的百分数。现在是21页\一共有34页\编辑于星期三蒸散发计算

(5)可变不透水面积上的蒸散发量UZTWM～为上土层张力水容量(mm)；LZTWM～为下土层张力水容量(mm)。总的张力水蓄量ADIMC由上下两层的张力水蓄量组成，流域的蒸散发能力EP。现在是22页\一共有34页\编辑于星期三模型计算框图开始输入参数、各种初值、降水量、蒸发能力各时段降水、蒸发取值计算ROIMP，各种蒸发量、调整各层土壤含水量划分步长，得6h时段内步长NINC,步长内有效降雨量PINC将日出流系数换为步长出流系数按每步长计算渗透量及产流量计算1.SDRO2.地下径流3.渗透量4.壤中流5.地面径流累加得径流时段量输出结果现在是23页\一共有34页\编辑于星期三模型优缺点及应用情况优点：模型的参数、所用的变量和模拟的过程具有一定物理意义，易于理解和便于根据实测的降水、流量及流域特征资料估算其初值。缺点：参数众多，调试困难该模型在美国应用较多，在我国应用不多。该模型经过改进可用于寒冷湿润地区的径流模拟现在是24页\一共有34页\编辑于星期三现在是25页\一共有34页\编辑于星期三模型结构图现在是26页\一共有34页\编辑于星期三土壤含水量模型降雨不透水面透水面上层下层渗透方程上层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量充满上层张力水，产生上层自由水渗透到下层，形成下层张力水、浅层以及深层自由水现在是27页\一共有34页\编辑于星期三径流直接径流壤中流地面径流基流永久不透水面可变不透水面1.不透水面积与下层张力水相对蓄水量平方成正比2.产生的直接径流透水面积暂时不透水面透水部分现在是28页\一共有34页\编辑于星期三下层水分饱和时水分从上层渗透到下层的渗透率为饱和渗透率（PBASE）它是两种下层自由水贮存量与其相应的排水率乘积之和：渗透计算2.考虑下层土壤含水量缺水率(DEFR)影响3.考虑有效供水量影响:水量不充足时为上层自由水含水量现在是29页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算现在是30页\一共有34页\编辑于星期三渗透计算现在是31页\一共有34页\编辑于星期三蒸散发计算土壤各部分蒸散发是随蒸散发能力及张力水贮存的分布而不同，上层蒸发的水分，其速率依张力水贮存量而定，下层速率取决于剩余蒸散发能力乘以下层张力水含水量与张力水总容量之比。若含水量不足则全部蒸发。蒸散发上层张力水蒸散发量上层自由水蒸散发量下层张力水蒸散发量河湖面积上蒸发量和水生植物面积蒸散发量可变不透水面积上的蒸散发量现在是32页\一共有34页\编辑于星期三土壤水平交换蒸发后，如果自由水含量高于张力水，则由自由水补充张力水现在是33页\一共有34页\编辑于星期三模型计算框图开始输入参数、各种初值、降水量、蒸发能力