MIKE11NAM模型练习

MIKE11NAM模型练习
NAM练习2_灵敏性分析
根据160km2 Liver河流域的NAM模拟，采⽤灵敏性分析对NAM模型的稳定性进⾏评估。

研究下列参数的改变所产⽣的影响。

（1）⽔量平衡
-对⽐实测与模拟年径流总量
-降⾬、蒸发和径流
-过程线组成部分（坡⾯流OF、壤中流IF和基流BF）（2）最⼩流量
（3）最⼤流量
（4）实测与模拟流量过程线的拟合
根据NAM⽅程式来解释参数改变的结果。

输⼊
数据
数据库：LIVER
时间序列：
MEAN RAIN 流域降⾬量
EVAP 潜在蒸发量
QOBS 实测径流量
REFERENCE 使⽤初始参数值得到的NAM模拟结果
初始参数值：
NAM练习3---- 率定
1．简介
为了配合坦桑尼亚的总体⽔规划研究，选择了两个流域进⾏详细⽔⽂模拟研究，以获得对该区域的⽔⽂条件更为详实的了解。

两个流域的结果将被扩展到较⼤的区域。

因此，要尽可能地根据⾃然状况来解释模拟结果。

2．任务
（a）在Kiwira流域和 Lt.Ruaha流域上对NAM模型进⾏率定
（b）给出模型模拟的⾃然上的解释
●根据现有的流域特征信息（地形、植被、⼟壤和地质条件等）来评估模型
参数。

●对⽐两个流域的模型参数。

试着交换参数，⽽后讨论交换参数后产⽣的模
拟结果。

（c）解释有关下列各项的流域⽔⽂条件：
●地下⽔/地表⽔
●Ea/Ep、灌溉需求
●季节性变化
●⾬季与旱季之间的变化
3．流域描述
下列流域描述摘⾃：
“Iringa,Ruvuma,Mbeya地区的总体⽔规划。

由来⾃丹麦国际发展局（DANIDA）和DHI合作完成。

”
图1 给出了Kiwira流域和 Lt.Ruaha流域的位置。

图1 流域位置
3．1 Kiwira流域
在Kiwira村的1RC5A流量站的Kiwira流域位于Mbeya地区的Rungwe区。

流域⾯积为220km2。

图2是流域图。

1RC5A 站，位于Kiwira村的Kiwira流域
▼⽔⽂测站（⼈⼯观测和电缆线）流域⾯积 220 km2
--- 1600 等⾬量线⼟壤类型砂壤⼟
○⾬量站⽫⾼程范围 1360-3000m □ A类蒸发平均潜在蒸散发 1500mm
平均流量 5.5m3/s
图2 Kiwira 流域图
地质
Rungwe地区是⼀个多⼭的⽕⼭区，位于名为-Rungwe⽕⼭岩地貌区。

那⾥的⽕⼭岩和碱性⽞武岩被厚厚的⽕⼭灰所覆盖。

在许多地⽅可以看到许多⽞武岩的露头。

地形
流域的南⾯是Rungwe⼭，北⾯是Mporoto⼭脊，东⾯是Kipingere⼭脉。

它是最陡的流域，⾼度从2960⽶到1360⽶之间（海平⾯以上），由河流的最⾼点测到流域出⼝处的测站，距离有30公⾥。

流域的平均坡度为5％，但流域的主要部分是⼭区地形形成的⾼原，这个⾼原的⾼程在海平⾯以上1600－2300⽶之间。

⼟壤
⼟壤是由⽕⼭成因的壤⼟和砂质壤⼟，它的排⽔性和储⽔性好。

⾸先，它的排⽔系统密度低显⽰了⼟壤排⽔性好。

它的储⽔性好可以通过该地区的农业⽣产来验证，⽐如在⾬季结束的时候种植番茄和⽟⽶，在旱季⽆需灌溉⽣长仍然很好。

⽓候和⽔⽂
该地区年平均降⾬量⼤约1600mm，⼲旱年低于1400mm，⾬季⾼于2000mm。

年平均潜在蒸散发⼤约1500mm，年际变化很⼩。

年平均径流⼤约800mm，⼲旱年低于600mm，⾬季⾼于900mm。

Kiwira河常年不枯竭。

年平均降⾬量超过年平均潜在蒸散发说明流域处于多⽔地区，但是，有两个季节年内变化显著。

⾬季在11⽉开始，5⽉结束，其它时间是旱季。

植被
常绿热带森林覆盖了流域的三分之⼀。

⼀⼩部分被⼈⼯种植的雪松覆盖。

流域的⼀半被森林覆盖，剩余部分是草和农作物，⽐如⾹蕉，马铃薯，⽟⽶，除⾍菊和蔬菜。

3.2 Lt. Ruaha流域
在Makalala LKA32A流量站的Lt. Ruaha流域位于Iringa地区，流域⾯积760平⽅公⾥，见图3。

地质
流域位于⾮洲侵蚀⾯上，风化岩⽯被20-40⽶厚的砖红壤性⼟层覆盖。

地形
流域位于Sao Hill南⾯，Mufundi悬崖北⾯（其位于海平⾯以上2000⽶的最⾼点区域）。

流域坡度相对平缓，最低海拔⼤约海平⾯以上1650⽶，平均坡度约为1％，排⽔系统不密集。

⼟壤
流域基本上由排⽔性好、储⽔性⾼的沙⼟覆盖，但是在河⾕处，更多的是粘性⼟和粉砂粘⼟，流域的中部和西部主要是沼泽。

⽓候和⽔⽂
流域的年平均降⾬量⼤约1000mm，旱季低于900mm，⾬季⾼于1200mm。

流域内年平均降⾬量变化相对较⼤，南部丘陵⼤约1200mm，北部⼤约800mm。

年平均潜在蒸散发⼤约1600mm，年际变化较⼩。

年平均径流⼤约200mm，旱季低于100mm，⾬季⾼于400mm。

Lt. Ruaha河常年不枯竭。

图 3 Lt. Ruaha流域
年平均潜在蒸散发超过年平均降⾬说明流域位于缺⽔区。

在⾬季（11⽉～5⽉）⽔量充沛，其它时间⽔量不⾜。

流域的北部⾬季和旱季区别⾮常明显，流域南部丘陵地区在旱季有少许下⾬。

植被
流域的天然植被覆盖是北部的草原和南部的森林覆盖的草原。

流域的⼀部分是松树林，⼤约15%的流域是张满⽔草的沼泽，剩下60%的流域种植着农作物，主要是茶叶和⽟⽶。

4 数据库及数据准备
4.1 Kiwira流域
可⽤数据见图4所⽰
图4 Kiwira流域可⽤数据
⾬量站和流量站的分布见图2。

降⾬
最可靠的⾬量站，99.3304，位于流域的外部，其平均年降⾬量⽐Kiwira流域的降⾬⾼10-20%。

在流域上游⾼海拔的地⽅有两个测站，99.3326和99.3333，它们的记录有⼏处间断。

⽽在降⾬径流模型中需要连续的平均⽇降⾬纪录，因此要对这⼏处间断进⾏插补，使⾬量数据连续。

通过调查四个⾬量站年降⾬量之间的相关性，对降⾬类型的结构进⾏了研究。

表1中的结果表明，各站的年降⾬之间的相关性当相对较⼩的。

（相关系数⼤于0.85-0.90表明相关性很好）由于⽤于分析的数据年数⽐较少，⽽且相关系数是基于不同年代次序上，所以通过这些资料不能得出⼀个肯定的结论。

⽽且，应该注意到99.3326和99.3333站之间、99.3324和99.3304站、99.3324和99.3333站之间没有显著的相关性。

可以预见基于⽉降⾬量或⽇降⾬量的相关系数甚⾄⽐基于年降⾬的更⼩。

表1 Kiwira 流域内或相邻站年⾬量值的相关系数。

（）中的是年数
上述分析表明降⾬在空间上差异性很⼤，这可能是由主导降⾬类型的对流元引起的。

但是实测的不确定性也会引起相关系数的减⼩。

99.3324， 99.3326和99.3333这三个流域内的测站被⽤于建⽴1966-1979年的⽇平均⾯降⾬记录。

对于三个站在同⼀时间内的数据采⽤Thiessen 多边形法得到的权重系数分别为0.11， 0.43， 0.46。

对于其它测站，通过调整其在此时间内的权重系数来应⽤⼀种间接的间断插补技术。

要注意的是99.3304站没有⽤于确定该流域的平均⾯降⾬量。

潜在蒸发
总体上讲，Penman法估计潜在蒸发量的可靠性要⽐蒸发⽫测量法⾼。

基于这个原因，索引区的研究建⽴在Penman法估计潜在蒸散发的基础上。

⽽且，与年降⾬量的变化相⽐，潜在蒸散发的年际变化是相对较⼩的（通常，年平均潜在蒸散发的标准差约为5%）。

再则，年际变化只是地域性的，因此将流域外部⼤范围测站的年际变化叠加到流域内的年平均Ep上是不可能的。

最近的具有潜在蒸散发数据的⽓象站位于Mbeya 机场。

该站采⽤Penman法估计的数据已被直接使⽤。

因为仅有⽉平均数据可⽤，所以在每年的模型模拟中使⽤了同样的数据。

年平均潜在蒸散发上的微⼩变化验证了这种⽅法是合理的。

流量
从1RC5A得来的⽔位-流量过程线，⽔位和流量数据，已经经过仔细核查，因此可以认为流量数据是相当可靠的。

4.2 Lt. Ruaha 流域
图5列出了可⽤的数据。

⾬量站和流量站的分布见图3。

图5 Lt. Ruaha 流域可⽤的数据
降⾬
可以看出⼤部分测站位于流域南部的⼭岭地区。

其中⼀些站有着最可靠和连续时间最长的数据记录。

还可以看到，在流域的西北部没有⾬量站。

98.3535 –98.3540这六个站位于流域的中部，数据记录中有很多间断，所以很不可靠。

基于以上的情况，再则从南到北降⾬类型和数量变化很⼤，因此建⽴降⾬径流模型所需的降⾬资料是不够的。

对年降⾬量进⾏的相关分析与Kiwira流域所⽤的⽅法相似，选取了五个⾬量站作相关分析以确定平均⾯⾬量。

结果见表2。

由表可以看出，中部的三个站99.3535, 99.3538, 99.3540的相关性不⾼，表明或者是数据的可靠性不⾼，或者降⾬的地域变化性很⼤，或者两者都是。

不管是哪种情况，都会导致⾯平均⾬量确定性的⾼度不稳定。

正如上⾯所表明的，降⾬地域的变化性是主要由这个地区的对流⾬型引起。

有关⾯⾬量的确定，使⽤了类似于Kiwira流域所使⽤的间接间断插补法。

潜在蒸散发
流域内各测站可⽤的潜在蒸散发数据包括⼀年的蒸发⽫数据和Sao Hill测站的⽉平均Penman 估计值。

根据上⾯在Kiwira流域所讨论的原因，决定在⽔⽂模型的研究中使⽤Penman 估计值。

中那些记录间断的⽉份中通常是没有⾬量值的，这个间断的降⾬量值⽤0填补了，并且包括在上⾯的相关分析中。

流量
从1KA32A得来的⽔位-流量过程线，⽔位和流量数据，已经经过仔细核查，因此可以认为流量数据是相当可靠的。

4.3 ⽬前研究可⽤的数据
对这两个流域，现有1970-74年的⽇⾯降⾬量时间序列和⽉平均潜在蒸散发量时间序列，但⽇流量序列的期间却是1971-74年。