水文模型介绍

水文模型 作用：
通过模拟水文循环的过程，了解流域内水 文因子的改变如何影响水循环的过程，例 如人类活动和气候变化对水循环的影响。
将水文模型用于水文预报和水资源的规划 和管理
汇报提纲
1. 水文模型的基本知识
2. 常用的水文模型
概念性水文模型
新安江模型：
1973年赵人俊教授在对新安江水库做入流流量预 报时提出了新安江模型，该模型是一个松散性模 型，水文模拟过程中，把一个流域分成若干单元 流域分别进行汇流计算和河道演算，再进行流量 叠加。 最初的新安江模型为两水源即只分地表径流和地 下径流； 20世纪80年代初期，模型研制者将萨克拉门托模 型与水箱模型中的用线性水库函数划分水源的概 念引入新安江模型，提出了三水源新安江模型
水文模型
分类：
按照应用学科划分 ① 工程水文模型 ; ② 农业水文模型 ; ③ 土壤水文模 型 ; ④ 森林水文模型 ; ⑤ 都市水文模型等 。 依照研究对象分类 ① 降水模型 ;② 气温模型 ; ③ 蒸散发模型 ; ④ 土壤 水模型 ; ⑤ 地下水模型 ; ⑥ 地表径流模型 ; ⑦ 水资 源模型 ; ⑧ 水质模型等 。 按照研究对象的目标分 ① 水量模型 ; ②水质模型 ; ③ 管理模型等 。。
2）产流计算：蓄满产流 ：
' Wm B f 1 (1 ' ) F Wmm ' ' Wmm Wmm f ' WM (1 ) dWm 0 F B 1 W0 B1 1 ' A Wmm [1 (1 ) ] WM ' 当PE A Wmm时
模型的输入为PE=P-E ， 参数包括流域蓄水容量 WM 和抛物线指数B ； 输出为流域产流量R 及 流域时段末蓄水量W
新安江模型
三水源新安江模型：
4）汇流计算 新安江模型将流域汇流划分为两个阶段进行:河网 汇流阶段，河道汇流阶段。 河网汇流阶段采用一个时变线性系统按地面、壤 中和地下径流分别进行汇流计算，然后将经过流域调 蓄的各径流成分累积，并将总的径流 Q 演算到单元流 域的出口。 河道汇流采用马斯京根分段演算法。
各层蒸散发的计算原则是，上层按蒸散发能力蒸发，上层 含水量蒸发量不够蒸发时，剩余蒸散发能力从下层蒸发，下层 蒸发与蒸散发能力及下层蓄水量成正比，并要求计算的下层蒸 发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散发系数 C。否则， 不足部分由下层蓄水量补给，当下层蓄水量不够补给时，用深 层蓄水量补给。
新安江模型
新安江模型
三水源新安江模型：
4）汇流计算——Muskingum method
新安江模型
三水源新安江模型：
新安江模型
三水源新安江模型：
新安江模型
三水源新安江模型：
谢谢！
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汇报提纲
1. 水文模型的基本知识
2. 常用的水文模型
水文模型 定义：
据 Di ski n和 Clarke对模型所下的定义 : 模型是一 个复杂系统的简化体现 ,那么水文模型就是对复杂 水文系统的一种简化体现 。 具体地说 ,水文模型就是用一种特定的表达方式来 概化一定的水文系统 ,使它能够代表实际的水文系 统 ,并在一定的目标下代替实际的水文系统 。 通俗地说 , 水文模型就是用数学语言或物理模型 对现实水文系统进行刻划或比拟 , 并在一定的条 件下对水文变量的变化进行模拟和预报 。
三水源新 安江模型
问题：
降雨空间分布不均匀 稳定下渗率参数随洪水变化而变化
新安江模型
三水源新安江模型：
1) 2) 3) 4) 蒸发计算 产流计算 水源划分 汇流计算
新安江模型
三水源新安江模型：
1) 蒸发计算
计算中假定土壤的吸湿及蒸发都遵循以下规律:降雨补充土 壤蓄水(土壤蒸发)时，先补充(蒸发)上层，上层蓄满(蒸发殆尽) ，再补充(蒸发)下层。同理，再由下层转至深层。
水文模型 涉及过程：
降水过程模拟 地表节流和入渗过程模拟 蒸散发过程模拟 地下水过程模拟 产汇流过程模拟
水文模型 应用步骤：
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 分析问题, 确立目标; 搜集资料; 确定计算设备及其计算能力; 分析其他经济和社会约束条件; 从一类可能需要的模型中选择一种最恰当的模型； 率定模型, 优选参数; 检验模型并予以评估; 模型应用.
则R PE WM W0 WM (1
' 当PE A Wmm时
PE A 1 B ) ' Wmm
则R PE (WM W0 )
新安江模型 三水源新安江模型：
3）水源划分
若R S SM , 则地表径流 RS R S SM 壤中流RI和地下径流RG分别为 RI=KI SM RG=KG SM
当R S SM 时，地表流、壤中流 和地下径流分别为 RS=0 RI=KI(R+S) RG=KG(R+S)
S为自由蓄水量，R为总 径流量，SM为容量深度
新安江模型 三水源新安江模型：
3）水Biblioteka Baidu划分
SMF′为产流面积FR上某一点的自由水容量；SMMF 为产流面积FR上最大一点的自由水蓄水容量；FS 为 自由水蓄水能力≤ SMF′值的流域面积；AU为相应平 均蓄水深的最大蓄水深；EX 为流域自由水蓄水容量 曲线的指数。
水文模型
水文模型
水文模型
分类：
水文模型
分类：
按水体对象分 ① 河流水文模型 ; ② 湖泊水文模型 ; ③ 沼泽水文模型 ; ④ 冰 川水文模型 ; ⑤ 水文气象模型 ; ⑥ 地下水文模型 ; ⑦海洋水 文模型 ; ⑧ 冻土水文模型 ; ⑨ 生态水文模型 ;⑩ 土壤水文模 型等 。 按研究手段分 ① 随机水文模型 ; ② 模糊水文模型 ; ③ 系统水文模型 ; ④ 遥 感水文模型 ; ⑤ 同位素水文模型等 。 按研究区域划分 ①流域水文模型 ; ② 河口水文模型 ; ③ 山地水文模型 ;④ 坡 地水文模型 ; ⑤ 平原水文模型 ; ⑥ 干旱地区水文模型 ; ⑦ 岩 溶水文模型 ; ⑧ 寒区水文模型等
新安江模型 二水源新安江模型：
水源分为直接径流和地下径流 产流计算方法用蓄满产流 流域蒸发采用二层或者三层蒸发 水源划分用的稳定下渗法 直接径流坡面汇流用的是单位线法 地下径流坡面汇流用线性水库法
河道汇流采用Muskingum method
三水源划分法
以雨量站划分 产流计算单元