6 新安江模型解读
新安江模型介绍
}
//时段末土壤各层蓄水量的计算
if(i+1==N)
break;
else
{if(PE[i]<=0)
{if(WU[i]+P[i]>=EP[i])
{
WU[i+1]=WU[i]+P[i]-E[i];
WL[i+1]=WL[i];
WD[i+1]=WD[i];
}
else if(WL[i]-EL[i]>0)
水文第七组成员：刘俊、冯远、曹胜荣、杨春智
数据输入：刘俊、冯远、曹胜荣、杨春智
程序编写：杨春智
总结报告：杨春智、曹胜荣、冯远、刘俊
小组成员：杨春智、曹胜荣、冯远、刘俊
2010年11月08日
10壤中流消退系数CI
若无壤中流CI=0，若壤中流丰富，则CI=0.9
本小组经过程序的编写，用C++语言编写了新安江模型的计算界面，通过界面填写各种参数的数值调试计算结果，从而达到参数的简单率定。
部分(i=0;i<N;i++)
{
W[i]=WU[i]+WL[i]+WD[i];
}
}
}
}
在参数的率定过程中，KC,SM,KG,KI,CI,CG都属于敏感参数，而UM,LM,C,WM,B,IM,EX都是不敏感参数
本小组采用的资料为
流域面积
（km2）
流量测站
洪水要素摘录
蒸发测站
雨量测站
降水量要素摘录
夫夷水
522
资源（二）（13）
资源（二）（13）
新宁（27）
枫木（20）、
集总式水文模型-新安江模型介绍
WM
B
IMP
透水面积
不产流面 积(1-FR)
产流面积 FR
产流量R
不透水面积 产流量RIMP
张力水W 上层WU 下层WL 深层WD
SM 自 EX
地面径流Rs
地面径流总 入流
UH
地面径 流出口
流量
由 水
KS
壤中流Rss
KSS 壤中流出口 流量
输出
S
KG
地下径流Rg KKG地下径流流域 出口流量
总出流Q
作出客观的估计和评价，而且要尽可能地对模型结构加以合理性检查和论证，经过 适当调整后付诸应用
模型参数分类
1、具有明确物理意义的参数 可直接量测或用物理试验和物资料反求。
3、具有一定物理意义的经验参数 可以先根据其物理意义确定参数值的大致范围，然后用实测水
模型计算流程
模型各层次结构功能、计算采用的方法和相应参数
层次 功能 方法
参数
第一层次 第二层次 蒸散发计算 产流计算 三层模型 蓄满产流
KC、UM、 WM、B、 LM产、流C12个参数 IM
第三层次
第四层次
水源划分
汇流计算
二水源 三水源 坡面汇流 河道汇流
稳定 下渗率
自由水 蓄水库
单位线
或线性水库 或滞后演算
C0 C1 C2 1
C0
0.5t Kx 0.5t K Kx
C1
0.5t Kx 0.5t K Kx
0.5t K Kx C2 0.5t K Kx
模型应用例证
• 1、流域概况 • 2、产流方式论证 • 3、选用资料 • 4、流域划分 • 5、产汇流计算 • 6、模型参数率定及检验 • 7、模拟结果 • 8、误差分析
新安江模型 陕北模型
东南大学交通学院桥涵水文资料整理指导老师：许崇法姓名：郭赵元学号：21710131目录第一章新安江模型 (3)1.1 新安江模型简介 (3)1.2 新安江模型的基本原理 (3)1.3 新安江模型结构 (4)第二章陕北模型 (6)2.1陕北模型简介 (6)2.2 陕北模型结构 ............... .. (7)2.3 模型评述 (8)第一章新安江模型1.1新安江模型简介新安江模型始建于 1973 年，采用蓄满产流的概念，以土壤含水量达到田间持水量后才产流，是个分布式的概念性模型，30 多年来在我国湿润与半湿润地区有广泛应用，并发展改进为三水源的以及其他多水源的模型。
原华东水利学院的赵人俊教授于1963年初次提出湿润地区以蓄满产流为主的观点，主要根据是次洪的降雨径流关系与雨强无关，而只有用蓄满产流概念才能解释这一现象。
上个世纪70年代国外对产流问题展开了理论研究，最有代表性的著作是1978年出版的《山坡水文学》，它的结论与赵人俊先生的观点基本一致：传统的超渗产流概念只适用于干旱地区，而在湿润地区，地面径流的机制是饱和坡面流，壤中流的作用很明显。
20世纪70年代初建立的新安江模型采用蓄满概念是正确的。
但对于湿润地区，由于没有划出壤中流，导致汇流的非线性程度偏高，效果不好。
80年代初引进吸收了山坡水文学的概念，提出三水源的新安江模型。
1.2新安江模型的基本原理新安江模型是分散性模型，可用于湿润地区与半湿润地区的湿润季节。
当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，当面积较大时，采用分块模型。
它把全流域分为许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程。
再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。
把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域的总出流过程。
该模型按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发，按蓄满产流概念计算降雨产生的总径流量，采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。
新安江模型原理
新安江模型基本原理1.1 新安江模型原理原华东水利学院（现为河海大学）的赵人俊教授于 1963 年初次提出湿润地区以 蓄满产流为主的观点， 主要根据是次洪的降雨径流关系与雨强无关， 而只有用蓄满产 流概念才能解释这一现象。
上个世纪 70 年代国外对产流问题展开了理论研究，最有 代表性的著作是 1978 年出版的《山坡水文学》，它的结论与赵人俊教授的观点基本一 致：传统的超渗流概念只适用于干旱地区， 而在湿润地区， 地面径流的机制是饱和坡 面流、壤中流的作用很明显。
20世纪 70 年代初建立的新安江模型采用蓄满概念是正 确的。
但对于湿润地区，由于没有划出壤中流，导致汇流的非线性程度偏高，效果不 好。
80 年代初引进了山坡水文学的概念，提出三水源的新安江模型。
新安江三水源 模型流程图见下图 1.1。
图 1.1 三水源新安江模型流程图新安江水文模型按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发， 按蓄满产流概念计算降雨 产生的总径流量， 采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。
在径 流成分划分方面，对三水源情况，按“山坡水文学”产流理论用一个具有有限容积和 测孔、孔底的自由水蓄水库把总径流划分为饱和地面径流、 壤中水径流和地下水径流。
在汇流计算方面， 单元面积的地面径流汇流一般采用单位线法， 壤中水径流和地下水 径流的汇流则采用线性水库法。
河网汇流一般采用分段连续演算的 Muskingum 法或UH 或L ，CS单元 面积出流 KEXEIMWM BUM S KGLM C不透水面积产流RB壤中总 入流QICG地下流RGSM EX滞时演算法，但它一般不作为新安江模型的主体。
模型中主要参数如表 1.1 所示表 1.1 新安江（三水源）模型参数的定义计为分散性的，主要是为了考虑降雨分布不均的影响，其次也便于考虑下垫面条件的不同及其变化。
降雨分布不均，不但对汇流产生明显的影响，而且对产流也会产生明显的影响。
6-新安江模型
G
2019/5/7
N
B
本次降雨形成的径流过程
H
C 直接径流
地下径流
B’ C’
F D’
I
D t(h)
18
2、用试算法求fc
RSi
Ri
fi F
f c t i
RS
n 1
RSi
n 1
Ri
n 1
fi F
f c t i
又fi R F PE
得:
n
Ri RS
WWM：流域蓄水容量 WWMM:流域最大蓄水容量 WM：流域平均蓄水容量
2019/5/7
11
利用流域蓄水容量曲线计算产流量（右图）：
W：流域原有蓄水量，相应纵标A
W分布：(f/F)A左边蓄满，右边未蓄满， 假定按水平分布。
以此时段为基础：
降雨P，蒸散发E，径流量R，损失量L 满足如下水量平衡关系（超蓄产流方程）：
End If
w(1) = w(1) + p(i) - r - e(1)
w(2) = w(2) - e(2)
w(3) = w(3) - e(3)
If w(1) > wm(1) Then
(6 - 5)
A
f
A
WWM
W 0
(1
)dWWM F
0
(1
)dWWM
WWMM
A
WWMM 1-
(1 -
W WM
1
) 1 B
(6 - 6)
c）流域产流计算 P－E>0时，产流，否则不产流 ，产流时：
P E A WWMM时: R P E (WM W) P E A WWMM时:
水文预报- 新安江模型
O2 = C0 ⋅ I 2 + C1 ⋅ I1 + C2 ⋅ O1
水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ预报
FR = R / PE
R = FR × PE
FR
第二节 新安江模型
5.2.3 模型计算 模型计算——2、产流计算模块 、 不透水面积占全流域面积的比例——IM 不透水面积占全流域面积的比例 R' = R ×（1－IM）+ PE ×IM － ） 为地表净雨。 且PE ×IM 为地表净雨。
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 模型计算——3、分水源计算模块 、 （1）PE≤FC， PE/△t= i ≤ fC =FC /△t ， ） ， △ △ RG=R RS=0 （2）PE≥FC， PE/△t= i ≥ fC =FC /△t ， ） ， △ △ RG=R/PE×FC=α×FC × × RS=R-RG
水文预报
CH5 流域水文模型
第二节 新安江二水源模型
5.2.2 模型结构 模型结构——四个模块 四个模块
产流 计算 蒸散发 计算 分水源 计算 汇流 计算
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 P P≤E 三层蒸发 模型求E 模型求 R=0 蓄满产流 模型求R 模型求 W末=W初+P-E WU末=WU初+P-EU 末 初 WL末=WL初- EL 末 初 WD末=WD初- ED 末 初 △W =PE-R≥0 W末=W初+△W △ 自上而下补给 P>EP E=EU=EP PE=P-E=P-EP
第二节 新安江二水源模型
5.2.3 模型计算 模型计算——4、汇流计算模块 、 （1）坡地汇流 ） 地面净雨——时段单位线法 时段单位线法 地面净雨
第三章新安江模型
R P E (WM W0)
表明，在蓄满产流模式下，总径流量是降水量、雨期蒸 散发量和流域初始土壤含水量的函数。
3.水源划分
按蓄满产流模型计算出的总径流量 R中包括了各 种径流成分，由于各种水源的汇流规律和汇流速度不 相同，相应采用的计算方法也不同。因此，须进行水 源划分。
（1）二水源
二水源的水源划分结构是根据霍尔顿的产流概念，
（2）三水源 对S’积分
S0
AU 0
(1
f F
)dS '
AU 0
(1
S' MS
)EX
dS '
S0
MS [1 (1 EX 1
AU MS
)EX 1 ]
SM MS EX 1
AU
MS
1 (1
S0 SM
1
)1 EX
（2）三水源
产流面积FR为： FR R PE
对地面径流RS积分
Q AU
RS
（2）三水源
由于饱和坡面流的产流面积是不断变化的，所以在
产流面积上自由水蓄水容量分布是不均匀的。三水源
水源划分结构是采用类似于流域蓄水容量面积分配曲
线的流域自由水蓄水容量面积分配曲线来考虑流域内
自由水蓄水容量分布不均匀的问题。所谓流域自由水
蓄水容量面积分配曲线是指：部分产流面积随自由水
蓄水容量而变化的累计频率曲线。流域自由水蓄水容
EL=C×(EP-EU)，ED=0 若 WL>C×LM 且 WL<C×(EP-EU) 则
EL=WL，ED=C ×(EP-EU)-WL
2.产流计算（蓄满）
蓄满产流是指：降水在满足田间持水量以前不产流， 所有的降水都被土壤所吸收；降水在满足田间持水量 以后，所有的降水（扣除同期蒸发量）都产流。 其概念就是设想流域具有一定的蓄水能力，当这种蓄 水能力满足以后，全部降水变为径流，产流表现为蓄 量控制的特点。湿润地区产流的蓄量控制特点，解决 了产流计算在这些地区处理雨强和入渗动态过程的问 题；
第六章新安江模型2
（2）三水源 三水源的水源划分结构应用了山
三水源新安模型蒸散发计算采用三层模型；产流计 算采用蓄满产流理论；用自由水蓄水库结构将总径流划 分为地表径流、壤中流和地下径流三种；流域汇流计算
采用线性水库；河道汇流采用马斯京根分段连续演算或
滞后演算法。
6.2.1 模型结构 为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响，新
安江模型的结构设计为分散性的，分为：蒸散发计算， 产流计算，分水源计算和汇流计算四个层次结构。
存在的主要问题： ①用FC划分水源是建立在包气带岩土结构水平方向空 间分布均匀的基础上，这假定往往与实际情况不符。 ②用FC划分水源没有考虑包气带的调蓄作用，在某些 流域实际计算结果表明，壤中流的坡面调蓄作用有时比地 面径流大得多；直接进入地下水库没有考虑坡面垂向调节
作用，即包气带的调蓄作用；由于地表径流和壤中流的汇 流规律和汇流速度不同，两者合在一起采用同一种方法进 行计算，常会引起汇流的非线性变化。
二水源的水源划分结构简单，计算与应用方便。但方 法经验性强，因为用一般分割地下径流的方法所分割出来 的地面径流实际上常常包括了大部分壤中流在内。国内外
学者研究成果表明，雨止至地面径流终止点之间的历时， 实际上比较接近于壤中流的退水历时，远远大于地面径流 的退水历时。所以，稳定下渗率的界面就不是在地面，而 是在上土层和下土层之间。
6.2 新安江模型
新安江流域水系及站网分布图
1973年，河海大学赵人俊教授领导的研究组在编制 新安江入库洪水预报方案时，汇集了当时在产汇流理论 方面的研究成果，并结合大流域洪水预报的特点，设计 了国内第一个完整的流域水文模型—新安江流域水文模 型，以下简称新安江模型。最初研制的是二水源新安江 模型，80年代中期，借鉴山坡水文学的概念和国内外产 汇流理论的研究成果，提出了三水源新安江模型。
最新安江模型进展介绍讲解
第八章新安江模型8.1 概述新安江模型是由原华东水利学院（现为河海大学）赵人俊教授等（赵人俊，1984）提出来的。
从降雨径流经验相关图研究开始（华东水利学院水文系，1962），投入了水文预报教研室的十余位教师、研究生和上百的本科生前后经历了约20年才形成了蓄满产流概念、理论及其二水源新安江模型。
之后提出三水源新安江模型（赵人俊，1984），并开始在水情预报和遥测自动化的实时洪水预报系统中开始大量应用，通过对模型的结构、考虑的因素不断改进和完善，发展至今已形成了理论上具有一定系统性、结构较为完善、应用效果较好的流域水文模型，并被联合国教科文组织列为国际推广模型而广为国内外水文学家所了解和应用。
新安江模型研究概括起来可以分为二水源新安江模型、三水源新安江模型和新安江模型改进研究三个阶段。
8.2 二水源新安江模型二水源新安江模型包括直接径流和地下径流，产流计算用蓄满产流方法，流域蒸发采用二层或三层蒸发，水源划分用的是稳定下渗法，直接径流坡面汇流用单位线法，地下径流坡面汇流用线性水库，河道汇流采用马斯京根分河段演算法。
8.2.1 前期研究降雨径流相关图是径流估计最早使用的方法之一。
考虑前期气候指数的降雨径流相关图是蓄满产流概念形成的基础，见图8-1。
图中P为降雨量,R为径流深, ,0a P为前期气候指数。
在实际应用中，要计算一次降雨所产生的洪水径流总量，为配合汇流计算，还需求出逐时段的净雨量。
利用上述相关图推求时段净雨量的具体步骤如下。
（1）求本次降雨开始时的,0aP;（2）按逐时段累积降雨量在关系图上查得累积径流量;（3）由相邻时段的累积径流量之差得时段净雨量。
在这相关图应用过程中发现两个问题，一是前期气候指数不是一个物理量，二是关系不满足水量平衡方程。
为此，提出由土壤含水量W 来反应前期气候的湿润情况，点关系图(,)R f P W =，经大量的实践发现，在湿润地区W 曲线簇的上段均接近45°直线，若点绘成PE W +与R 关系（PE 是扣除雨期蒸发后的净雨量），则呈现如图8-2所示的关系。
6 新安江模型汇总
2018/11/1
9
（2）超蓄产流模型的结构 a）点模型 以含气层缺水量为控制条件，就流域中某点而言：
蓄满前: P E WW2 WW1 蓄满后: P E R 式中: P : 时段降雨量 E : 时段蒸散发量 R : 时段产流量
(6 - 1)
WW1 , WW2 : 时段初末的土壤含水量
21.11
30.51 24.27 84.62
0.0427
0.0632 0.0495 0.2091
0.50
0 7.46 17.61
0.50
0 2.22 5.84
0
0 5.23 11.76
29.57
23.68 76.57 113.20
23
24
20.27
-2.79
138.85
156.00
0.4844
1.0000
c）流域产流计算 P－E>0时，产流，否则不产流 ，产流时：
P E A WWMM 时 : R P E ( WM W ) P E A WWMM 时 : R P - E - (WM - W) - WM1 - (P - E A)/WWMM
1 B
13
2018/11/1
10
式(6 1)中 , R RS RG , 即 RG FC RS R - RG P - E - FC FC : 时段稳定下渗量
b）流域蓄水容量曲线（超蓄产流模型的核心）
(6 - 2)
WWM：流域蓄水容量 WWMM:流域最大蓄水容量
WM：流域平均蓄水容量
I
E
2018/11/1
18
2、用试算法求fc f RS i R i i f c t i F
新安江模型参数的分析
一、模型的结构与参数三水源新安江模型的流程图如图1所示。
图1 三水源新安江模型流程图图1 中输入为实测雨量P ，实测水面蒸发EM ；输出为流域出口流量Q ，流域蒸散发E 。
方框内是状态变量，方框外是参数变量。
模型结构及计算方法可分为以下四大部分。
1． 蒸散发计算用三个土层的模型，其参数为上层张力水容量UM ，下层张力水容量LM ，深层蒸散发系数C ，蒸散发折算系数K ，所用公式如下：当上层张力水蓄量足够时，上层蒸散发EU 为EM E EU ⨯=当上层已干，而下层蓄量足够时，下层蒸散发EL 为LM WL EM K EL /⨯⨯=当下层蓄量亦不足，要触及深层时，蒸散发ED 为EM K C ED ⨯⨯=2． 产流量计算据蓄满产流概念，参数为包气带张力水容量WM ，张力水蓄水容量曲线的方次B ，不透水面积的比值IM ，所用公式为)1/()1(IM B WM WM -+⨯=))/1(1()1/(1B WM W MM A +--=当0≤⨯-EM K P ，则R=0不然，则当MM A EM K P <+⨯-，B MM A EM K P WM W WM EM K P R ++⨯--⨯++-⨯-=1)/)(1(不然，则W WM EM K P R +-⨯-=式中 R ——产流量；MM ——流域最大点蓄水容量。
3． 分水源计算分三种水源，即地面径流RS 、地下径流RG 和壤中流RI 。
参数为表层土自由水蓄水容量SM ，表层自由水蓄水容量曲线的方次EX ，表层自由水蓄量对地下水的出流系数KG 及对壤中流的出流系数KI ，所用公式为SM EX MS ⨯+=)1())/1(1()1/(1EX SM S MS AU +--⨯=)/())((EM K P EM K P IM R FR ⨯-⨯-⨯-=FR KG S RG ⨯⨯=FR KI S RI ⨯⨯=当 0,0=≤⨯-RS EM K P不然，当MS AU EM K P <+⨯-，则FR MS AU EM K P SM S SM EM K P RS EX ⨯+⨯--⨯++-⨯-=+))/)(1((1 当MS AU EM K P ≥+⨯-，则FR SM S EM K P RS ⨯-+⨯-=)(4． 汇流计算地下径流用线性水库模拟，其消退系数为CG ，出流进入河网。
新安江水文模型简介
《流域水文模拟》结课报告新安江模型的原理、结构及应用、发展历程The principle, structure, application anddevelopment process of Xin anjiang Model作者姓名：孔旭学科、专业：水文学及水资源学号：指导教师：王国利完成日期： 2016年8月30日大连理工大学Dalian University of Technology摘要新安江模型是河海大学提出的一个概念性降雨径流模型，具有原创性，是我国为数不多的被国际上广泛认可的水文模型。
新安江水文模型在我国湿润与半湿润地区广为应用，取得了良好的效果。
经过近50年的发展，新安江模型已经从最初的专门从事水库入库洪水预报的单一功能模型发展为适合用于水文预报、水资源管理、水土资源评价、面源污染预测、气候变化和人类活动影响研究的多功能的水文模型；其部分参数已从靠经验率定发展为可以进行物理推求。
总之，新安江模型是一个不断发展的模型体系。
本文主要由三部分构成。
第一部分为新安江模型简介，回顾了新安江模型产生的历史背景和发展历程，介绍了新安江模型的基本原理和结构体系；第二部分讲述了新安江模型参数的物理意义及其率定；第三部分为新安江水文模型在英那河流域防洪规划编制当中的应用。
关键词：水文模型；新安江模型；洪水预报The principle, structure, application and development process of Xin anjiang ModelAbstractXin anjiang Model originally proposed by Hehai University is a conceptual rainfall runoff model and is also one of the few widely recognized international hydrological model in China. Xin anjiang hydrological model was widely used in our humid and semi-humid areas, and achieved good results.After nearly 50 years study, Xin anjiang model has been developed from the single-function of reservoir flood forecasting into multi-purpose model including hydrological forecasting, water resources management, water and soil resources evaluation, non-point source pollution prediction, climate change and human activities versatile hydrological model studies. And part of its parameters can be acquired through physical calculation instead of experience. In short, Xin anjiang model is an evolving model system.This paper consists of three parts. The first part is about the brief introduction of Xin anjiang model, which recalls the historical background and the development, as well as introduces the basic principles and architecture; the second part describes the physical meaning of Xin anjiang model parameters and calibration; the third part is about the application of Xin anjiang model in Ying Na River Basin flood control planning.Key Words: hydrological model; Xin anjiang model; Flood forecasting目录摘要.............................................. 错误!未定义书签。
新安江模型率定
新安江模型参数率定1. 参数的物理意义新安江（三水源）模型的参数一般具有明确的物理意义，可以分为如下四类：1）蒸散发参数：K、WUM、WLM、C K 为蒸散发能力折算系数，是指流域蒸散发能力与实测水面蒸发值之比。
此参数控制着总水量平衡，因此，对水量计算是十分重要的。
WUM 为上层蓄水容量，它包括植物截留量。
在植被与土壤比较发育的流域，约为20mm；在植被与土壤颇差的流域，约为5～6mm。
WLM 为下层蓄水容量。
可取60～90mm。
C 为深层蒸散发系数。
它决定于深根植物占流域面积的比数，同时也与WUM+WLM值有关，此值越大，深层蒸散发越困难。
一般经验，在江南湿润地区C 值约为0.15～0.20 左右，而在华北半湿润地区则在0.09～0.12 左右。
2）产流量参数：WM、B、IMP WM 为流域蓄水容量，是流域干湿程度的指标。
一般分为上层WUM、下层WLM和深层WDM，约为120～180mm。
B 为蓄水容量曲线的指数。
它反映流域上蓄水容量分布的不均匀性。
一般经验，流域越大，各种地质地形配置越多样，B 值也越大。
在山丘区域，很小面积（几平方公里）的B 值为0.1 左右，中等面积（300 平方公里以内）的B 值为0.2～0.3 左右，较大面积（数千平方公里）的B 值为0.3～0.4 左右。
IMP 为不透水面积占全流域面积之比，一般较小，取为0.01～0.05。
3）水源划分参数：SM、EX、KSS、KG SM 为流域平均自由水蓄水容量，本参数受降雨资料时段均化的影响，当以日为计算时段长时，一般流域的SM值约为10～50mm，当所选取的计算时段长较小时，SM要增大，这个参数对地面径流的多少起着决定性作用，因此十分重要。
EX 为自由水蓄水容量曲线指数，它表示自由水容量分布不均匀性。
通常EX 取值在1～1.5 之间。
KSS 为自由水蓄水库对壤中流的出流系数，KG 为自由水蓄水库对地下径流出流系数，这两个出流系数是并联的，其和代表着自由水出流的快慢。
6 新安江模型.
13.47
0
11.96
0
1.51
0
120.00
117.21
2018/12/13
15
尤其半湿润地区需要考虑
IMP:不透水面积参数（新安江模型新增参数），流域不透水 8）式，其它都不变。
WWMM (6 5) WM (1 IMP ) 1 B (6 - 8) P - E FC时 R RG FC IMP P - E RS R RG
2018/12/13
9
（2）超蓄产流模型的结构 a）点模型 以含气层缺水量为控制条件，就流域中某点而言：
蓄满前: P E WW2 WW1 蓄满后: P E R 式中: P : 时段降雨量 E : 时段蒸散发量 R : 时段产流量
(6 - 1)
WW1 , WW2 : 时段初末的土壤含水量
EL C ( EP EU ) ，ED 0
WL C WLM
若
且 WL C ( EP EU ) ，则
EL WL ， ED C ( EP EU ) WL
2018/12/13
24
If w(1) + p(i) > ep(i) Then e(1) = ep(i) e(2) = 0 e(3) = 0 Else e(1) = w(1) + p(i) e(2) = (ep(i) - e(1)) * w(2) / wm(2) If w(2) <= c * wm(2) Then e(2) = c * (ep(i) - e(1)) e(3) = 0 If w(2) >= c * (ep(i) - e(1)) Then e(2) = c * (ep(i) - e(1)) e(3) = 0 Else e(2) = w(2) e(3) = c * (ep(i) - e(1) - e(2)) End If End If End If w(1) = w(1) + p(i) - r - e(1) w(2) = w(2) - e(2) w(3) = w(3) - e(3) If w(1) > wm(1) Then w(2) = w(1) - wm(1) + w(2) w(1) = wm(1) If w(2) > wm(2) Then w(3) = w(3) + w(2) - wm(2) w(2) = wm(2) End If End If
新安江流域水文模型
⑵概念性模型
• 是以水文现象的物理概念作基础进行水文过程模拟的，它所 模拟的不完全是真的物理实体，而要对物理现象进行概化。
• 例如，概念性模型常把流域的包气带概化成两层或三层，每 层看作是均匀的土层，以便有效地模拟流域蒸散发和径流的 形成。其中，上层代表疏松的表土层，下层代表较坚实的土 层；潜水面以下的地下含水层看作是一个线性水库，以便模 拟地下径流。
• 由于数学模型不受客观条件限制，容易制作，因而得到广泛应 用，特别是在不能建立物理模型的情况下，例如，研究地球大 气环流物理系统，建立模型的唯一选择只能是数学模型，即建 立大气环流物理方程，然后进行数值仿真，以揭示大气环流运 动的客观规律。
3.1 随机模型：
• 指模拟水文现象随机性的模型，包括统计模型和时间序列模 型等。统计模型模拟水文现象的统计规律( 随机规律 )，例如， 频率计算、相关分析都是统计模型的例子。随机水文学中所 研究的AR(p) 、MA(p，q)等模型属于时间序列模型。
• 瞬时单位线（纳西单位线），利用流域的降雨和前期输出与 当前输出建立关系的总径流响应模型是系统模型的例子。
• 系统模型根据其建模方程是线性方程或非线性，方程又可分 为线性模型和非线性模型两类。每类又视其参数是否随时间 变化分为时变模型和非时变模型两种模型。
4.水文数学模型：
• 水文数学模型是根据水文循环中各个环节的物理规律建立起 来的“数学系统”。一般文献中指的水文模型实际上是水文 数学模型。
数学模型
水文模型
物理模型
随机模型
确定性模型
实验模型
原型模型
数学物理模型
概念性模型
集总模型
分散模型
时
时时
时
变
不变
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，河海大学(原华东水利学院)水文系赵人授等开始研究蓄满产流模型，配合一定的汇流计算，将模型应用于水文预报和水文设计。
1973年，他们在对新安江水库做人库流量预报的工作中，把他们的经验归纳成一个完整的降雨径流流域模型——新安江模型。
模型可用于湿润地区和半湿润地区的湿润季节径流模拟和计算。
最初的新安江模型为两水源模型，只能模拟地表径流和地下径流。
80年代初期，模型研制者将萨克拉门托模型与水箱模型中，用线性水库函数划分水源的概念引入新安江模型，提出了三水源新安江模型，模型可以模拟地面径流、壤中流、地下径流。
1984至1986年，又提出了四水源新安江模型，可以模拟地面径流、壤中流、快速地下径流和慢速地下径流。
三水源新安江模型一般应用效果较好，但模拟地下水丰富地区的日径流过程精度不够理想。
在新安江三模型中增加慢速地下水结构就成为四水源新安江模型。
当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，当面积较大时，采用分块模型。
分块模型把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域做产、汇计算，得到单元流域的出口流量过程。
再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。
把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程。
划分单元流域的主要目的是处理降雨分布的不均匀性，因此单元流域应当大小适当，使得每块面积上的降雨分布比较均匀．并有一定数目的雨量站。
其次尽可能使单元流域与自然流域相一致，以便于分析与处理问题，并便于利用已有的小流域水文资料。
如果流域内有大中型水库，则水库以上的集水面积即应作为一个单元流域。
因为各单元流域的产汇、流计算方法基本相同，以下只讨论一个单元流域的情况。
2.1新安江两水源模型1．模型结构和参数新安江两水源模型的产流子模型采用蓄满产流模型，蒸发计算采用三层蒸发计算模型。
利用稳定下渗率FC将径流划分为地面径流和地下径流两种水源。
地面径流采用单位线汇流，地下径流采用一次线性水库汇流。
第四章___新安江流域水文模型
第四章___新安江流域⽔⽂模型第四章新安江流域⽔⽂模型4.1 概述流域⽔⽂模型可分为物理模型、概念性模型和系统模型。
在⽔⽂预报中，概念性模型和系统模型应⽤较多，此处主要介绍概念性流域⽔⽂模型。
概念性流域⽔⽂模型属于数学模型，它与物理模型相⽐，具有许多优点：⼀是它的所有条件均可由原型观测资料直接给出，不受⽐尺的限制，即数学模型⽆相似律问题；⼆是它的边界条件及其它条件可严格控制，也可随时按实际需要改变；三是它的通⽤型较强，只要研制出⼀种适⽤的应⽤软件，就可⽤来解决不同的实际问题；四是它具有理想的抗⼲扰性能，只要条件不变，重复模拟可以得到相同的结果，不会因⼈、因地⽽异；五是它的研制费⽤相对较低。
因此，流域⽔⽂模型的研制和应⽤受到⽔⽂学家和⽔⽂⼯作者的普普遍重视。
世界上第⼀个流域⽔⽂模型－Stanford模型出现在20世纪60年代，⽬前全世界已提出数以百计的流域⽔⽂模型。
主要包括由美国天⽓局V. T. Sitten提出的API模型、N. H. Crawford和R. K. Linsley提出的斯坦福模型以及R. J. C. Bernash 等提出的萨克拉门托模型，⽇本国⽴防灾科学研究中⼼菅原正已教授提出的⽔箱模型，丹麦技术⼤学提出的NAM模型，以及原华东⽔利学院赵⼈俊教授提出的新安江模型。
这些概念性⽔⽂模型对流域的降⾬径流过程进⾏了较为细致的模拟。
由于这些模型具有较好的结构形式和良好的模拟预报精度，因此在洪⽔实时预报中得到⼴泛地应⽤。
本⽂主要介绍国内应⽤最为⼴泛的新安江三⽔源模型。
4.2 新安江模型的基本原理原华东⽔利学院的赵⼈俊教授于1963年初次提出湿润地区以蓄满产流为主的观点，主要根据是次洪的降⾬径流关系与⾬强⽆关，⽽只有⽤蓄满产流概念才能解释这⼀现象。
上个世纪70年代国外对产流问题展开了理论研究，最有代表性的著作是1978年出版的《⼭坡⽔⽂学》，它的结论与赵⼈俊先⽣的观点基本⼀致：传统的超渗产流概念只适⽤于⼲旱地区，⽽在湿润地区，地⾯径流的机制是饱和坡⾯流，壤中流的作⽤很明显。
新安江模型-陕北模型
KC、 m、FB、f0、fc、k、B、CS、L、KE、XE
主要参数有：
KC、 m、f0、fc、k、CS、L
（1）蒸散发能力折算系数 KC 。因干旱地区资料等方面的原 因，在实际计算中 KC 往往变化很大，最后需经调试后确定， 必要时可分月份优选。
（2ห้องสมุดไป่ตู้张力水蓄水容量
m 60 ~ 80 mm。
m
与参数 KC 一起，主要用于计算初始土壤含水量 ，
0
（3）最干旱时的下渗能力 f 0 一般天然流域无土壤含水量和下渗资料，可用水文分析及 下渗模型法分析，由实测资料验证。一般 f 0 1.0 ~ 2.0 mm/min。 （4）稳定下渗率 f c 可用水文分析及下渗模型法分析，由实测资料验证。一 般 f c 0.3 ~ 0.5 mm/min。
桥涵水文资料整理 郭赵元 21710131
东南大学交通学院
桥涵水文资料整理
指导老师： 许崇法 姓 学 名： 郭赵元 号： 21710131
1/8
桥涵水文资料整理 郭赵元 21710131
目录
第一章
新安江模型
............................... 3
1.1 1.2 1.3
新安江模型简介
第一章 新安江模型
1.1 新安江模型简介
新安江模型始建于 1973 年， 采用蓄满产流的概念， 以土壤含水量达到田间持水量后才 产流，是个分布式的概念性模型，30 多年来在我国湿润与半湿润地区有广泛应用，并发展 改进为三水源的以及其他多水源的模型。 原华东水利学院的赵人俊教授于 1963 年初次提出湿润地区以蓄满产流为主的观点，主 要根据是次洪的降雨径流关系与雨强无关， 而只有用蓄满产流概念才能解释这一现象。 上个 世纪 70 年代国外对产流问题展开了理论研究， 最有代表性的著作是 1978 年出版的 《山坡水 文学》 ，它的结论与赵人俊先生的观点基本一致：传统的超渗产流概念只适用于干旱地区， 而在湿润地区，地面径流的机制是饱和坡面流，壤中流的作用很明显。20 世纪 70 年代初建 立的新安江模型采用蓄满概念是正确的。但对于湿润地区，由于没有划出壤中流，导致汇流 的非线性程度偏高，效果不好。80 年代初引进吸收了山坡水文学的概念，提出三水源的新 安江模型。
新安江模型-陕北模型
第二章
陕北模型
................................... 6
2.1 2.2 2.3
陕北模型简介 .................................6 陕北模型结构 ............... .................7 模型评述...................................... 8
4/8
桥涵水文资料整理 郭赵元 21710131
基于概念型降雨径流蓄满产流的新安江模型，其参数可大致划分为四种类型，如下述： （1） 蒸散发。 此部分的参数包括 K、C、WUM、WLM。 K：流域蒸散发能力与实测水面蒸发值之比。它反映蒸发皿蒸发量与流域蒸发能力的差 别， 也反映蒸发皿蒸发量对全流域 （高程差） 的代表性问题， 对具体流域来说， 以优选为宜， 即选模拟径流误差最小时的 K 值。夏天其值一般取 1.3～1.5，冬天一般取 1.0。 C：深层蒸散发系数。它决定于深根植物占流域面积的比值，同时也与 WUM+WLM 有关。 一般经验， 在江南湿润地区 C 值约为 0.15～0.20 之间， 而在华北半湿润地区值则在 0.09～ 0.12 左右。 WUM：上层蓄水容量，它包括植物截留量。在植被与土壤很好的流域，其值约为20mm； 在植被与土壤颇差的流域，值约为5～10mm。 WLM：下层蓄水容量。其值可取60～90mm。 （2） 产流。 通过降雨和土壤缺水量产生径流。此部分包括的参数有WM、B 和IMP。 WM：流域平均蓄水容量，它是衡量流域干旱程度的指标且WM=WUM+WLM+WDM。 B： 蓄水容量的方次， 它反映流域上蓄水容量分布的不均匀性。 很小面积 （几平方公里） 时B 值为0.1 左右，中等面积（300 平方公里以内）时B 值为0.2～0.3，较大面积时的B 值 为0.3～0.4。 IMP：不透水面积占全流域面积之比。 （3） 分水源。 此部分把总径流划分为三部分，即地面径流、壤中流和地下径流。参数包括SM、EX、KG 和KI。 SM：自由水蓄水库容量（mm）。 EX：自由水蓄水容量曲线的指数。其最佳取值范围是1.0～1.5。 KG+KI： 自由水蓄水库地下水日出流系数和自由水蓄水库壤中流日出流系数， 它们反应 基岩和深层土壤的渗透性，对于一个面积约为1000Km2 流域KG+KI=0.7。 （4） 汇流。 此部分是对每个单元流域作汇流计算， 求得单元流域出口流量的过程， 涉及的参数有CI、 CG、CS、L。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(6 - 3)
大量资料表明，WWM～f/F有如下关系：
f 1 (1 F f 或 1 (1 F
2019/2/24
WWM B ) WWMM WWM B ) WWMM
(6 - 4)
12
则：
WM
1
0
WWMd (f / F)
WWMM 1 B
(6 - 5)
对纵坐标积分 :
A f WWM W (1 )dWWM (1 )dWWM 0 0 F WWMM 1 W 1 B A WWMM 1 - (1 ) (6 - 6) WM A
(6 - 7)
产流计算特点：雨强对产量无影响，产流量取决于P－E与W。
2019/2/24
模型参数：WM与B WM：流域干燥时的缺水量，代表 流域干旱情况，气候因素； B：蓄水容量在流域上的分布不均 匀性，B＝0时分布均匀，愈大愈不均匀， 决定于地形、地质条件。
2019/2/24
11
利用流域蓄水容量曲线计算产流量（右图）：
W：流域原有蓄水量，相应纵标A W分布：(f/F)A左边蓄满，右边未蓄满， 假定按水平分布。 以此时段为基础： 降雨P，蒸散发E，径流量R，损失量L 满足如下水量平衡关系（超蓄产流方程）：
R ( P E ) ( W2 W1 )
EU EL ED
WUM
WLM
C
出流过程
KE XE
径流 R
径流
R
2019/2/24
8
二、二水源新安江模型的微结构 （一）用超蓄产流（即“蓄满产流”）模型计算总径流 R、地表径流RS 及地下径流RG （1）超蓄产流模型概念 超蓄产流模型是目前我国湿润地区的主要产流模型。 “蓄满”，指含气层的土壤含水量达到田间持水量，而非土壤完全 饱和； “超蓄产流”指土壤达到田间持水量以前不产流，所有降雨都被土 壤吸收，成为薄膜水和张力水；而在土壤达到田间持水量以后，所 有降雨（除去同期蒸发）都产流。这时土壤的下渗能力为稳定下渗 率，稳定下渗量FC补充地下水，形成地下径流，而超渗的部分则形 成地表径流。 与“超渗产流”模型的区别： “超蓄产流”模型先计算R，在分成RS、RG； “超渗产流”模型先计算RS、RG，再合成R。
层次 1层 2层 3层 坡面汇流 4层 汇流计算 河道汇流 功能 蒸发 产流 水源划分 计算 计算 二水源 三水源
方法 三层 蓄满 稳定下 自由水 单位线或线性水 模型 产流 渗率 水库 库或滞后演算法
参数 KC UM LM C WM B FC SM EX KG KI UH或 CS CI CG
c）流域产流计算 P－E>0时，产流，否则不产流 ，产流时：
P E A WWMM 时 : R P E ( WM W ) P E A WWMM 时 : R P - E - (WM - W) - WM1 - (P - E A)/WWMM
1 B
13
2019/2/24
10
式(6 1)中 , R RS RG , 即 RG FC RS R - RG P - E - FC FC : 时段稳定下渗量
b）流域蓄水容量曲线（超蓄产流模型的核心）
(6 - 2)
WWM：流域蓄水容量 WWMM:流域最大蓄水容量
WM：流域平均蓄水容量
马斯京根法或滞 后演算法
KE XE 或 L
7
2019/2/24
2、二水源新安江模型
一、二水源新安江模型基本结构(状态变量（模型参数）)
蒸散发E 降雨P 蒸发皿蒸发EI 透水面积 土壤湿度 W 上层 WU 下层 WL 深层 WD WM B FC 地下径流 RG KKG 地下径 流过程 单元流域 不透水面积 IMP 地面径流 RS UH 地面径 流过程
2019/2/24
3
二、模型的总结构 小流域——集总模型 大面积流域——分块模型 分块模型把流域分成许多块单元流域，对每个单元流 域做产汇流计算，可以得到单元流域的出口流量过程。再 进行出口一下的河道洪水演算，并得流域的流量过程。把 每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出 流过程。 划分单元的目的：处理降雨分布的不均匀性 ( 用面雨 量带来面积均化 ) ；其次是下垫面条件变化 ( 水库等 ) 。因 此:
测站 D A4 A3 C B A5 E A B C ai (%) 24 21 37
D E
合计
8 10
100
A
A1
A2
2019/2/24
5
2019/2/24
6
模型结构
为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响， 新安江模型的结构设计为分散性的，分为：蒸散发计算， 产流计算，分水源计算和汇流计算四个层次结构。
6 新安江模型
目录
1. 2. 3. 4. 5. 概述 二水源新安江模型 三水源新安江模型 新安江模型的改进 新安江模型的应用
2019/2/24
2
1、概述
新安江模型简介 一、新安江流域水文模型系列 新安江模型是华东水利学院（河海大学）水文系1973年对新安江水 库作入库流量预报时提出来的，是一个分块式的概念性流域降雨径流模 型。可以用于湿润地区和半湿润地区的湿润季节。 最初的新安江模型：二水源模型 ——地表径流、地下径流；编制新 安江入库洪水预报方案 80年代初：三水源模型 ——地面径流、壤中流、地下径流（引入了 萨克拉门托模型与水箱模型中的用线性水库函数划分水源的概念）； 1984～1986年：提出四水源模型——地面径流、壤中流、快速地下 径流、慢速地下径流。 之后，其它改进。
单元流域面积要适中，使得在每块面积上降雨比较均匀，并有一定数 目的雨量站；(泰森多边形) 其次，尽可能是单元流域与自然流域相一致；若流域中有大中型水库， 则水库以上的集水面积即可作为一个单元流域。
2019/2/24
4
Rainfall Averaging Methods Thiessen Polygons
2019/2/24
9
（2）超蓄产流模型的结构 a）点模型 以含气层缺水量为控制条件，就流域中某点而言：
蓄满前: P E WW2 WW1 蓄满后: P E R 式中: P : 时段降雨量 E : 时段蒸散发量 R : 时段产流量
(6 - 1)
WW1 , WW2 : 时段初末的土壤含水量