现代水文模型重点.

现代水文模型复习

1_绪论-1

◆流域水文模型的定义

以一个数学模型来模拟流域降雨—径流形成过程或融雪—径流形成过程，即定量分析从降水、蒸发、融雪、截留、下渗、填洼、径流成分划分、坡地汇流和河槽汇流到形成流域出口断面的径流过程线的全过程。

◆分类方法

按模型构建基础分类；

按对水文过程描述离散程度分类；

其它分类（数学分类、模型结构、模型参数）；

按时间尺度分类……

2_绪论-2

◆降水成因

降水：水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、霜、冰雹等。

◆土壤水分类和水分常数

土壤水:存于包气带中的水称为土壤水，指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水。

土壤水分常数：最大吸湿量、最大分子持水量、凋萎含水量、毛管断裂含水量、田间持水量、饱和含水量。

最大吸湿量：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。

最大分子持水量：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。

凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。

毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。

田间持水量(field capacity)：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。

饱和含水量(soil moisture content saturation)：土壤中所有孔隙被水充满时的土壤含水

量。

◆控制蒸发的条件

①供水条件: 蒸发面存储的水分多少

②能量条件: 蒸发面上水分子获得能量的多少

③动力条件: 水汽输送条件

◆下渗的三个阶段

渗润阶段：分子力

渗漏阶段：毛管力

渗透阶段：重力

◆四种产流机制发生的物理条件

①超渗地面径流（Rs）的产流机制

(1)要有界面，即地面(下渗能力fp)；

(2)要有供水，即降雨(雨强i)；

(3)要供水大于下渗，即i >fp，rs= i–fp。

②地下水径流（Rg）的产流机制

整个包气带土壤含水量达到田间持水量。

③壤中水径流（Rint）的产流机制

(1)包气带中必须存在相对不透水层，且上层土壤质地比下层粗；

(2)至少要上层的土壤含水量达到田间持水量。

④饱和地面径流（Rsat）的产流机制

(1)存在相对不透水层，且上层土壤的透水性远强于下层土壤的透水性；

(2)上层土壤含水量达到饱和含水量。

共同的基本物理条件：

(1)在两种不透水性物质的界面上产生的；

(2)上层介质的透水性必须好于下层介质的透水性。

◆可能的径流成分组合

◆不同水源在退水段上的终止时刻特征

不同水源成分由于汇集到流域出口断面所经历的时间不同，因此在出口断面洪水过程线的退水段上表现出不同的终止时刻。

槽面降水形成的出流终止时刻tr最早，坡地地面径流形成的出流终止时刻ts较次，坡地地下径流形成的出流终止时刻tg最迟。

◆流域调蓄作用的概念和原因

流域调蓄作用：在流域汇流过程中，随着洪水的涨落所呈现出的流域蓄水量增加与减少的现象。

造成流域调蓄作用的物理原因：

①降水并非从一个地点注入流域；

②实际上由于流域各处水力条件(如糙率、坡度、……)不同，流域各处水质点的速度也将不同。换言之，流域上的流速分布是不均匀的。

◆单位线特征

单位线：是指单位时段内，均匀分布的单位净雨量在流域出口断面形成的地面径流过程线。

单位净雨深一般取10mm，单位时段则依流域性质不同，取3、6、12、24h等。单位线反映了流域的坡地和河网综合调蓄后的洪水运动规律。

倍比定律假定、叠加法则假定，上述两个假定是把流域视线性系统。

◆河道洪水演算方法的分类

河道洪水演算可采用水力学和水文学两类方法。

◆马斯京根法的基本原理

马斯京根法依据的基本原理为水量平衡方程和槽蓄方程，其形式为：

Δt(I-Q)=W2-W1（1）

W=k［x·I+(1-x)Q］（2）

3_蒸散发

◆ 流域实际蒸散发和潜在蒸散发的定义

实际蒸发是指实际被蒸发的水分量；

潜在蒸散发是指充分供水下垫面（即充分湿润表面或开阔水体）蒸发/蒸腾到空气中的水量，又称可能蒸发量或蒸发能力。

◆ 土壤蒸发过程

①土壤含水量>W 田：土壤中存在着自由重力水，土层中毛细管上下沟通，供水充分，土壤蒸发只受气象条件的影响。蒸发量大而稳定。

②W 断

③W

◆ 流域总蒸散发量的估算方法

估算流域蒸散发量的方法可概括为三类: (1) 基于彭曼假设的方法，(2) 基于互补理论的方法，(3) 基于水热耦合平衡的方法。

通常采用的方法是基于彭曼假设的方法，即认为流域实际蒸散发量与潜在蒸发量成正比，根据潜在蒸发量和流域内土壤及植被情况来估算。

4_第二章 概念性水文模型 HBV 模型

◆ HBV 模型对产汇流过程的描述（即模型框架）

HBV 模型是一个降雨-径流模型，它包括了流域尺度的水文过程的概念性数值描述。一般水量平衡方程的定义为：

）lakes (+++=--UZ SM SP dt

d Q E P 式中，P 为降水；E 为蒸散发；Q 为流量；SP 为雪盖；SM 为土壤含水量；UZ 为表层地下含水层；LZ 为深层地下水含水层；lakes 为水体体积。

HBV 模型通常包括3个主要的子模块：①积雪和融雪模拟；②土壤含水量计算；③河道流量演算。