基于MIKE11 RR 的横山水库入库流量模拟

Mike11 RR软件在横山水库入库流量
数值模拟中的应用
（江苏省水文水资源勘测局无锡分局盛龙寿）
摘要:根据流域集水面积、降雨、蒸发、水位、流量及库容曲线等有关资料，利用Mike11 RR软件对横山水库入库流量进行了数值模拟，为水库洪水预报和科学调度以及区域水资源计算分析提供了基本依据。

横山水库位于江苏省宜兴市，是厔溪河水系的拦蓄工程。

水库集水面积154.8Km2，上游山高岭峻，南部主要为太华山区，最高海拔500m以上，地势由南向北减缓，平均高程300m以上。

年平均降雨量1310mm，年平均蒸发量870mm，平均相对湿度80.1%，平均风速3.0m/s，年平均气温15.7℃左右，属湿润的亚热带季风气候区。

流域内有横山、深溪岕、桥亭、横涧、大涧五个雨量站，设有横山水库（坝上）水位站及泄洪闸、东涵、西涵三个测流断面。

横山水库地理位置及雨量站点分布情况如下图所示。

图1 横山水库地理位置及雨量站分布情况示意图
一、MIKE 11 RR简介
MIKE11降雨径流模型（RR）模拟流域内的降雨径流过程，见图2。

这一降雨径流模块可以单独使用，也可以用于计算一个或多个产流区，产生的径流作为旁侧入流进入到MIKE11水动力（HD）模型的河网中。

采用这种方法，可以在同一模型框架内处理单个或众多汇流区和复杂河网的大型流域。

降雨径流模型所需的输入数据包括气象数据和流量数据（用于模型率定和验证）、流域参数和初始条件。

基本的气象数据有降雨时间序列、潜蒸发时间序列、如果要模拟积雪和融雪则还需要温度和太阳辐射时间序列。

模型计算结果信息包括各汇水区的地表径流时间序列（可细化为坡面流、壤中流和基流）以及其它水文循环单元中的信息，如土壤含水量和地下水补给。

从1960’s 起，MIKE 11 RR 已广泛应用到世界各地不同气象水文条件的流域，是一个经过大量工程实践验证的模型工具。

图2 MIKE 11 RR 模拟的水文过程
二、模型率定
在率定过程中，需要不断调整各子流域的参数值，直到计算的径流（坡面
流、壤中流和基流之和）与流域出口实测的流量拟合较好为止。

表1列出了MIKE11 RR模型中的重要率定参数。

表1 - RR 模型主要率定参数
500－5000 hr CK BF基流时间常量演算地下水补给。

控制基流
过程线形状
MIKE 11 RR是概念性、集总型模型，所有参数都有一定的物理概念，但由于参数值反映的是各子流域的平均条件，无法通过实测获得，因此必须进行率定。

1.降雨量、蒸发量时间序列文件建立
由于横山水库流域面积较小，模拟演算时不再划分子流域，以整个流域作为模拟演算单元。

选择2012年横山水库、深溪岕、桥亭、横涧、大涧五个站的逐日雨量的平均值作为降雨量时间序列文件的来源。

选择附近沙河水库逐日蒸发量代表区域水面蒸发情况。

新建时间序列文件过程为：点击Mike 11 选择File 选择New File 选择Mike Zero 择Time Series(.dfs0) 选择Blank Time Series 点击OK,弹出时间序列文件属性对话框，如下图所示。

图3 降雨量时间序列文件属性对话框
1)General information 基本信息
Title：标题
2)Axis information 时间轴信息
Axis Type（时间轴类型）：
选择Equidistant Calendar Axis 等时间轴
Start Time（开始时间）：
输入2012/1/1 8:00:00，表示从2012年1月1日8时起算，每日8时雨量表示前日降雨量。

Time Step（时间步长）：
设为1 days（天），每天算一次径流量。

No.of Timesteps（时间步数）：
366，一天算一次，全年366天。

3)Item information 数据信息
Ts Type（数据类型）：
必须选择Step Accumulated（逐步累积值）。

对话框属性设置好以后，出现时间序列文件编辑器，如下图所示。

在右侧空白处输入或从Excel中复制粘贴逐日雨量数据。

图4 时间序列编辑器界面
2.反推入库流量时间序列文件的建立
横山水库入库流量无水文站控制，没有实测的入库流量过程，采用水库坝上水位、泄洪闸、东涵、西涵出库流量实测资料反推入库流量过程。

反推入库流量过程主要步骤如下：
1)做好泄洪闸、东涵、西涵出库瞬时流量数据加工表，流量单位以m3/s
计；
2)利用水位过程及库容曲线，先算出水库蓄水量（单位以104m3计）过程，再根据蓄水量过程折算成相应的蓄水变化过程，和流量一致，单位以m3/s计。

3)利用水文资料整编软件将泄洪闸、东涵、西涵出库流量过程和蓄水量变化过程合并推流，计算出水库入库流量过程。

反推计算出的水库入库年径流深为601.2mm，资料整编计算出的水库出库年径流深为712.8mm，成果合理。

流量时间序列文件的建立时Ts Type（数据类型）必须选择Instantaneous （瞬时值）。

3.参数文件的建立
参数文件过程为：点击Mike 11 选择File 选择New File 选择选择RR Parameters（.rr11）点击OK,弹出参数文件界面，如下图所示。

图5 参数文件录入界面
1)Catchments（集水区）：按提示录入流域名称、模拟数值名称、集水面积等参数。

2)NAM(流域参数)：按图示设定Autocalibration（自动率定）参数，其余参数不必设定，由程序自动率定。

图6 自动率定参数设定界面
3)Timeseries（时间序列参数）：点击界面右侧的，分别导入准备好的流域逐日平均降雨量、蒸发量和反推入库流量，Data Type(数据类型)必须选择Distribution in time。

图7 时间序列参数设定界面
4.模拟文件的建立
模拟文件过程为：点击Mike 11 File 选择New File
选择选择Simulation（.sim11）点击OK,弹出模拟文件界面，如下图所示。

图8 模拟文件界面
1)Models（模型）
勾选Rainfall-Runo（降雨径流）模型，选择Unsteady（非稳态）模式。

在非稳态模式，参数文件设置的初始参数有效。

2)Input
导入设置好的降雨径流参数文件，如下图所示：
图9 模型数据文件导入界面
3)Simulation
设定模拟时间步长、时间段和初始条件界面如下，第一次模拟时初始条件（Initial Conditions）空白，程序自动率定各项参数。

图10 模型时间步长、时间段、初始条件录入界面
4)Results
设定模拟成果文件存放路径、名称及步长等。

5)Star
模型各项参数全部设置好以后，可以开始运行模型，界面如下。

当Run
Parameters和RR Parameters显示绿灯时，表示各项参数设置正确，模型可以开始运行。

图11 模型开始运行界面
三、模拟成果
模型结果文件为*.res11格式，通过Mike View来演示和提取计算结果。

1、装载结果文件
开始所有程序DHI Software MIKE11
MIKE View 打开打开结果文件，如下图所示。

图12 装载模型结果文件界面
在主菜单上方工具条内按按钮，出现数据类型对话框，选择需要显示的
11。