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，F a,0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。

（2）按逐时段累积降雨量在关系图上查得

累积径流量；

（1）求本次降雨开始时的巳,0;

（3）由相邻时段的累积径流量之差得时段净雨

量。

图8-1时段净雨量推求

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二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。由图中可知，

PE W有一个临界值，当一次洪水的净雨量PE与

图8-2 PE W 与R关系示意图

初始土壤含水量W之和小于该临界值时，呈一组W曲线簇；当

PE W超过临界值时,

PE W与R关系为一条45。直线。即大于该临界值的降雨量全部产生径流，表明此时全流

域的土壤含水量已蓄满，由此形成蓄满产流概念。

8.2.2蓄满产流

蓄满产流是产流机制的一种概化。其基本假设为：任一地点上，土壤含水量达蓄满(即达田间持水量)前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全

部产生径流。其计算式为

R 二PE W- WM (8-1)

式中WM —流域平均蓄水容量， mm。

蓄满产流机制比较接近或符合土壤缺水量不大的湿润地区。在该类地区，一场较大的降

雨常易使全流域土壤含水量达蓄满。倘若一场降雨不能使全流域蓄满，或一场降雨过程中，

全流域尚未蓄满之前，流域内也观测到有径流，这就是图8-2中的下部曲线簇情形。这是由

于前期气候、下垫面等的空间分布不均匀性，导致流域土壤缺水量空间不均匀的结果。因为, 在其他条件相同情况下，缺水量小的地方降雨后易蓄满，先产流。因此，一个流域的产流过

程在空间上是不均匀的，在全流域蓄满前，存在部分地区蓄满而产流。一般可由流域蓄水容量曲线表征土壤缺水量空间分布的不均匀性。

流域蓄水容量曲线是将流域内各地点包气带的蓄水容量，按从小到大顺序排列得到的一

条蓄水容量与相应面积关系的统计曲线，如图8-3所示。图中纵坐标WM •为各地点包气带

蓄水容量值，WMM为其中最大值，一般都以 mm表示；横坐标■■为面积的相对值f / F ,

F是全流域面积，f为流域内包气带蓄水容量小于或等于WM 的面积，曲线所围的面积

始土壤含水量 W ，最大值为a ，全流域中有比例为

〉o 的面积上已蓄满，降在该部分的面积

WM 为全流域平均的蓄水容量。

包气带含水量中有一部分水量在最干旱的自然状况下也不可能被蒸发掉，因此上述的 包气带蓄水容量是包气带中实际可变动的最大含水量，

即包气带达田间持水量时的含水量与

最干旱时含水量之差， 也等于包气带最干旱时的缺水量， 因此，流域蓄水容量曲线也反映了

流域包气带缺水容量分布特性。

据大量经验分析，蓄水容量曲线可由如下指数方程近似描述

（WM* \

,=1 11

（ 8-2）

V WMM 丿

其中：b 是常数，反映流域包气带蓄水容量分布的不均匀性， b 值越小表示越均匀，当 b =

o 时表示流域内包气带蓄水容量均匀不变，而 b 值越大表示越不均匀。据上式，流域平均蓄

水容量WM 为

积分得

直接影响降雨产流量值。 各次降雨前的初始土壤含水量分布是不相同的， 但从多次平均的统

计角度，认为分布规律也符合式（ 8-2）的变化。如图8-4中斜线所示面积为流域平均的初

WMM

WM 二 (仁：dWM

(8-3)

WM

WMM 1 b

般情况下，降雨前的初始土壤含水量不为零。

（8-4）

这时，初始土壤含水量在流域上的分布

图8-3包气带蓄水容量曲线 图8-4 局部产流示意图