降雨径流模型及其应用
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层蓄水层蓄水深度;Lmax为 浅 层 蓄 水 层 蓄 水 容 量;
TOF为地表 径 流 系 数,0≤TOF ≤1;PN 为 净 雨 量,
是实际降水量扣除蒸发量和地表截留量所得值。
净雨量 PN 扣除地表径 流 后 由 下 渗 模 型 再 进 行 一 次 水 量 分 配 ,一 部 分 进 入 地 下 蓄 水 层 ,另 一 部
中 图 分 类 号 :TV124
文 献 标 志 码 :A
流域 水 文 模 型 在 洪 水 预 报 等 领 域 已 广 泛 应 用,在我国应用较 多 且 应 用 效 果 较 好 的 是 新 安 江 模型,而 降 雨 径 流 (NAM)模 型 在 我 国 应 用 则 较 少。新安江模型与 NAM 模型均属于概念性水文 模型[1~3],新安江模型只适用 于 蓄 满 产 流 模 式,其 模型参数虽考虑了流域上蓄水容量和自由水蓄水 库容 量 的 不 均 匀 性,但 参 数 多、结 构 复 杂,人 工 调 试较麻烦;而 NAM 模 型 为 集 总 式 概 念 性 降 雨 径 流 模 型 ,将 全 流 域 视 为 整 体 进 行 产 汇 流 计 算 ,各 个 参数及变量只 是 流 域 的 平 均 值,因 此 NAM 模 型 参数较少、结 构 简 单,率 定 相 对 较 容 易。 鉴 此,本 文基于 NAM 模型原理,以沙子岭流域为例,采用 卡尔曼滤波方法对比了新安江模型与 NAM 模型 应用效果,从而显现了 NAM 模型的优势。
(1.河海大学 水文水资源学院,江苏 南京 210098;2.福建省水利水电勘测设计研究院,福建 福州 350001; 3.河南省洛阳水文水资源勘测局,河南 洛阳 471000)
摘要:针对目前国内对降雨径流模型研究中存在的问 题,介 绍 了 降 雨 径 流 模 型 的 原 理 与 特 点 ,以 沙 子 岭 流 域
与 根 系 带 土 壤 含 水 量 呈 线 性 变 化 ,则 :
QIF
=
烄C-KI1F 烅
L/1Lm-axT-IFTIFU L/Lmax
>
TIF
烆0
L/Lmax ≤ TIF
(5)
式中,CKIF为 壤 中 流 出 流 时 间 常 数,h;TIF 为 根 系
收 稿 日 期 :2011-10-10,修 回 日 期 :2011-11-25 作 者 简 介 :宋 亚 娅 (1986-),女 ,硕 士 研 究 生 ,研 究 方 向 为 水 文 学 及 水 资 源 ,E-mail:syy409@163.com
径流为:
Qmelt
=
烄Csnow(T 烅烆0
-T0)
T > T0T 为气温;T0 为基准温度。 对河川径流主 要 来 自 雨 水 补 给 的 流 域,可 不
选用融雪蓄 水 层。 降 水 进 入 地 表 蓄 水 层 后,先 耗
于蒸散发及补充 地 表 蓄 水 库,当 地 表 蓄 水 容 量 U
环过程及其中不同的土壤状态和水分在4种蓄水
层中的运动途径。
MIKE11系统将 融 雪 模 型 作 为 一 个 独 立、可
选的模块嵌 在 NAM 模 型 中[6],在 进 行 降 水 径 流
模拟时降雪进入 融 雪 水 库,当 气 温 达 到 基 准 温 度
时即有融雪 产 生,并 直 接 汇 入 地 表 蓄 水 层。 融 雪
第30卷 第6期 2 0 1 2 年 6 月
文 章 编 号 :1000-7709(2012)06-0009-05
水 电 能 源 科 学 Water Resources and Power
Vol.30 No.6 Jun.2 0 1 2
降雨径流模型及其应用
宋 亚 娅1,朱 妙 艺2,朱 富 军3,葛 慧1,赵 君1,黄 振 平1
超过 地 表 水 层 蓄 水 能 力 Umax时,模 型 将 净 雨 PN 进行一次水量分配,一部 分 分 为 地 表 径 流 QOF,一 部分分为下渗量。地表径流为:
烄CQOF QOF=烅
L/1Lm-axT-OTF OFPN
烆0
L/Lmax > TOF (2) L/Lmax ≤ TOF
式中,CQOF为地 表 径 流 系 数,0≤CQOF ≤1;L 为 浅
1 NAM 模型基本原理
NAM 模型 主 要 基 于 水 文 循 环 的 物 理 结 构,
结 合 经 验 与 半 经 验 公 式 ,分 融 雪 蓄 水 层 、地 表 蓄 水
层、浅层蓄水层和 地 下 蓄 水 层 4 层 蓄 水 体 进 行 产 汇 流 模 拟 计 算,其 模 型 结 构 包 [4,5] 括 陆 面 水 文 循
为例对降雨径流模型实际应用效果 进 行 分 析,并 用 卡 尔 曼 滤 波 方 法 对 降 雨 径 流 模 型 的 预 报 结 果 进 行 了 实 时
校 正 。 研 究 表 明 ,该 模 型 预 报 效 果 较 好 ,经 卡 尔 曼 滤 波 后 预 报 效 果 明 显 改 善 。
关 键 词 :沙 子 岭 流 域 ;洪 水 预 报 ;降 雨 径 流 模 型 ;新 安 江 模 型 ;卡 尔 曼 滤 波
· 10 ·
水 电 能 源 科 学 2012 年
带 壤 中 流 产 流 系 数 ,0≤TIF≤1。 地下蓄水 层 水 量 除 生 成 基 流 BF 外,还 通 过
毛管作用与浅层蓄水层进行水分交换。毛管水流
CAFLUX和基流 BF 分别为:
( ) ( ) CAFLUX= 1-LLmax
G 1/2 WL GWLFL1
-α
×1 mm/d
(6)
BF=烅烄烆0(GWLBF0 -GWL)SYC-K1BF
G G ≤ WL
WLBF0
(7)
G G > WL
WLBF0
分进入浅层蓄水层。进入地下蓄水层的水量为:
G
=
烄(PN 烅
-QOF)L/1Lm-axT-GTGU L/Lmax
>
TG
烆0
L/Lmax < TG
(3)
式中,TG 为地下水补给阈值,0<TG<1。 进入浅层蓄水层的下渗量为:
DL = PN -QOF -G
(4)
壤中 流 QIF 产 生 于 地 表 蓄 水 层,假 设 其 量 值