6 新安江模型汇总

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（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

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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
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2、用试算法求fc f RS i R i i f c t i F
fi RS RS i R i f c t i 1 1 1 F f R 又 i F PE 得: fc
n n n
R
1 n
n
i
RS fc
R
1 n
n
i
RS (忽略雨期蒸散) (8 - 11)
EU EL ED
WUM
WLM
C
出流过程
KE XE
径流 R
径流
R
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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。
EL C ( EP EU ) ，ED 0
WL C WLM
若
且 WL C ( EP EU ) ，则
EL WL ， ED C ( EP EU ) WL
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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
(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。
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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。
d）地面、地下径流的划分（分水源） 产流面积变化，则： P E FC时: R RG FC(f/F) FC P-E RS R - RG (6 - 8) P - E FC时: RS 0, RG R
(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
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WWM B ) WWMM WWM B ) WWMM
(6 - 4)
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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
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W=WU+WL+WD
E=EU+EL+ED
模型中流域蓄水容量WM和流域蓄水量W都是上层, 下层和深层之和, 即: WM WUM WLM WDM W WU WL WD WUM, WLM, WDM - - - -上层, 下层, 深层土壤蓄水容量 WU, WL, WD - - - -上层, 下层, 深层土壤蓄水量 当WU EM , 则 当WU EM , 则 EU EM EL 0 EU WU (6 - 14) (6 - 13)
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例6-1: 超蓄产流模型产流量计算示例 WM＝120mm，B＝0.3，FC＝18mm/d
年.月.日
1978.7.17 18
P－E
4.22
A
16.89
f/F
0.0338
R
0.16
RG
0.16
RS
0
W
16.61 20.67
19
20 21 22
9.40
-5.98 60.35 54.24
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。
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Rainfall Averaging Methods Thiessen Polygons
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（二）稳定下渗率fc的推求
1、求一场洪水的RS、R、RG （1）据上图求RS （2）根据图求R （3）求RG=R-RS （4）fc=RG/T T为净雨时间
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Q(m3/s) B
N
本次降雨形成的径流过程
H
C 直接径流 B’ A C’ 地下径流 F G D’ t(h) D
WL EL (EM - EU) WLM EU, EL - - - -上层, 下层的时段蒸发量。
(6 - 15)
（ 6－ 14）、（ 6－ 15）式表明，上层有足够水分是，EU 等于蒸散发能力，下层EL ＝0； 当上层水分不足时，把上层水分全蒸掉，下层蒸发量EL 等于上层剩余蒸发能力 （EM －EU ）与下层含水比WL / WLM 之乘积。
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（ 6－ 15）中，只用到 否则，取
EL C（EM －EU ） EL ＝C（EM －EU ） EL ＝WL
但是，若EL C（EM －EU ） ,同时WL C（EM －EU ） , 则取 此时 这时才发生深层蒸发。 ED 深层的时段蒸发量 C 与深层蒸散发有关的系数 ED ＝C（EM －EU ）－EL
13.47
0
11.96
0
1.51
0
120.00
117.21
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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），流域不透水面 积占总面积的百分比，增加后，需修改（6－5），（6－ 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
马斯京根法或滞 后演算法
KE XE 或 L
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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
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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 )
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
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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。
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
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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。
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 IM FC SM EX KG KI UH或 CS CI CG
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三层模型，其参数有上层张力水蓄水容量 UM，下层张力水蓄
水容量 LM，深层张力水蓄水容量 DM，流域平均张力水蓄水 容量 WM，蒸散发折算系数 KC，深层蒸散发系数C，计算公 式为： WM=UM+LM+DM 上层 (Upper layer) 下层 (Lower layer) 深层 (Deep layer)
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当 P E WU EP 时，
EU EP ， EL 0 ，ED 0
当 P E WU EP 时，
EU P E WU
若 WL C WLM ，则
EL ( EP EU ) WL ED 0 ， WLM
若WL C WLM 且WL C ( EP EU ) ，则
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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:
Ri t i 1 Pi E i
Ri t i 1 Pi
（三）、不透水面积上的直接径流
DRS P IMP
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（四）、透水面积上的蒸散发模型 因为不透水面积上没有蒸散发，因此，计算出 来的蒸散发量要乘以透水面积所占比重，才是流 域上的蒸散发量。 1、蒸散发模型原理 蒸散发能力（EM，mm/d） 新安江模型中，认为流域土壤含水量达到最 大时，实际蒸散发量E＝EM ；当土湿很小时， 蒸散发量几乎维持为一常数。 2、模型结构 该模型不考虑蒸散发在面上分布的不均匀性， 以模拟土湿纵向分布。可以把土壤分成一、二、 三层，现主要采用三层模型。