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
KSwenku.baidu.com
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
2、集总式水文模型——新安江模型
模型建立的主要步骤
（1）以框图或流程图形式，表达从降雨到流域出口的断面发生径流发过程各个环 节之间的相互关系；
（2）建立模型各个部件的数学表达式或逻辑计算关系； （3）根据实测降雨、径流观测资料，初步确定模型中所包含的待定参数。 （4）对所建立的模型进行必要的检验，其中不但要对模型的计算精度、适用范围
• （1）先按实测值或参数物理意义初定参数初值范围；
• （2）根据输入，通过模型计算输出；
• （3）输出过程与实测过程进行比较，作优化调试；
• （4）根据特定的目标准则（有约束条件）确定参数的最优值。
资料选择
• 日模型和次洪模型使用水文气象资料应满足的最低样本数量。 日模型一般要取连续 8年水文气象资料，其中6年用于率定 模型，2年用于检验模型；次洪模型要取10～20场以上的大、 中、小洪水，其中10场用于率定模型，10场用于检验模型。
萨克拉门托 (Sacramento)
模型
法
马斯京根
或滞后演 算法
Fc SM、 UH或CS、CI、 KE、XE或
EX、 KG、KI
汇C流G3个或4个参数 L
产流计算
包 气
R
降
PE
水 WM-W
计算公式
带带
W
R
PE
W
WM
WM
1
PE a WMM
b1
潜
R = PE-(WM-W)
水
蓄满产流计算示意图
汇流计算：
•
Q2 C0 I 2 C1I1 C2Q1
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理关系推求。
2、纯经验参数 可以通过实测水文资料、气象资料及其它有关的资料反求。
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
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
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
常用的优化方法：
• 罗森布瑞克法（Rosenbrock) • 单纯形法法（Simplex） • 基因法（Genetic）
基于自然基因和自然选择机制 的的寻优方法，“择优劣汰”， 从参数的若干可能取值中，逐 步寻求最优值。
新安江模型结构框图
输出 蒸散发E
EU EL ED
输入 （降雨P、蒸发皿蒸发量E）
文、气象资料及其它有关的资料确定其具体数值。
模型参数概念分析方法
寻找新
•
新安江模型是一个通过长期实践和对水的文规参律数认识基础上建立起来的一个概念性水文模型。模型 否
大多数参数具有明确的物理意义，它们在一定程度上反映了流域的基本水文特征和降雨径流形成
•
的实物践参资理 中数料过人初输程们值入。常因采此用参，模数原型的则计概上算念可分以析按其方模物法型理：输意出义通过准实测则、否判实？断验优、或比拟等优方法来模确型定计。 算