新安江模型研究

1、新安江模型新安江模型的流程圖圖中輸入為實(shí)測(cè)降雨P(guān)和實(shí)測(cè)蒸散發(fā)能力EM，輸出為流域出口斷面流量Q和流域蒸散發(fā)量E 。方框內(nèi)是狀態(tài)變量，方框外是常數(shù)常量。模型主要由四部分組成，即蒸散發(fā)計(jì)算、產(chǎn)流計(jì)算、水源劃分和匯流計(jì)算。變量符號(hào)說(shuō)明：P，實(shí)測(cè)降雨（已知）E，流域蒸散發(fā)量（第一步計(jì)算已知）PE，降雨減去蒸發(fā)量（產(chǎn)流計(jì)算的輸入）R，流域產(chǎn)流量（產(chǎn)流計(jì)算的輸出）W，流域時(shí)段末土壤平均蓄水量，產(chǎn)流計(jì)算的輸出KC，蒸發(fā)折算系數(shù)C，深層蒸散發(fā)折算系數(shù)WM，流域總蓄水容量B，拋物線指數(shù)1蒸發(fā)量計(jì)算各層蒸散發(fā)的計(jì)算原則是，上層按蒸散發(fā)能力蒸發(fā)，上層含水量蒸發(fā)量不夠蒸發(fā)時(shí)，剩余蒸散發(fā)能力從下層蒸發(fā)，下層蒸發(fā)與蒸散發(fā)

2、能力及下層含水量成正比，與下層蓄水容量成反比。要求計(jì)算的下層蒸發(fā)量與剩余蒸散發(fā)能力之比不小于深層蒸散發(fā)系數(shù)C。否則，不足部分由下層含水量補(bǔ)給，當(dāng)下層水量不夠補(bǔ)給時(shí)，用深層含水量補(bǔ)。輸入：（1）KC，蒸發(fā)折算系數(shù)（2）上、下、深三層的蓄水容量WUM、WLM和WDM（WM=WUM+WLM+WDM）（3）C，深層蒸散發(fā)折算系數(shù)輸出：（1）上、下、深各層的流域蒸散發(fā)量EU、EL和ED（E=EU+EL+ED） - 時(shí)段值（2）上、下、深三層的含水量WU、WL和WD（W=WU+WL+WD） - 時(shí)段值注：以上的WM、E、W分別表示總的流域蓄水容量、蒸散發(fā)量、土壤含水量。計(jì)算公式：EP=K×E0（

3、E0，實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)量，劃分為時(shí)段值），WU0日模擬合而來(lái)。一階段：當(dāng) P+WUEP時(shí)，EU=EP、EL=0、ED=0，此時(shí)WU(t+1)=P(t)+WU(t)-EU(t)二階段：當(dāng) P+WU<EP時(shí)， EU=P+WU 若WL>C×WLM 則 EL=(EP-EU)×WL/WLM、ED=0 若WL<C×WLM 且 WLC×(EP-EU) 則 EL=C×(EP-EU)，ED=0三階段：若WL<C×WLM 且 WL<C×(EP-EU) 則 EL=WL，ED=C×(EP-EU)-WLE = EU

4、 + EL + EDPE = P - E注：一階段上層夠蒸；二階段上層不夠下層夠蒸；三階段上下層都不夠蒸。2產(chǎn)流計(jì)算土壤蓄滿之前不產(chǎn)流，當(dāng)土壤濕度飽和時(shí)，所有降雨（減去同期蒸發(fā)量）都產(chǎn)流。輸入：PE，去除蒸發(fā)量后的降雨；f/F，f為流域內(nèi)包氣帶蓄水容量小于或等于WM的面積，F(xiàn)為全流域面積；Wmm，流域最大的點(diǎn)蓄水容量；WM，流域內(nèi)某一點(diǎn)的蓄水容量；B，反映流域包氣帶蓄水容量分布的不均勻性，常數(shù)，越小越均勻；B=0是均勻不變W0，流域初始土壤含水量輸出：R，降雨產(chǎn)生的徑流計(jì)算公式：一般說(shuō)來(lái)，流域內(nèi)各點(diǎn)的蓄水容量并不相同，新安江三水源模型把流域內(nèi)各點(diǎn)的蓄水容量概化成一條拋物線，即Wmm即流域最大的

5、點(diǎn)蓄水容量；WM為流域內(nèi)某一點(diǎn)的蓄水容量；f為蓄水容量WM值時(shí)的流域面積；F為流域面積；B為拋物線指數(shù)。3水源劃分產(chǎn)流量R進(jìn)入自由水水庫(kù)內(nèi)，分為地面徑流RS，壤中流RSS和地下徑流RG。輸入：R，時(shí)段產(chǎn)流量；（產(chǎn)流計(jì)算而來(lái)）PE，去除蒸發(fā)量后的降雨；（蒸發(fā)量計(jì)算而來(lái)）FR0，上一時(shí)段的產(chǎn)流面積；S0，產(chǎn)流面積上的平均自由水深；SM，流域的平均自由水容量；EX，流域自由水蓄水容量曲線的指數(shù)；KSS，自由水蓄水容量對(duì)壤中流的出流系統(tǒng)；KG，自由水蓄水容量對(duì)地下水的出流系統(tǒng)。中間過(guò)程變量：SMMF，產(chǎn)流面積FR上最大一點(diǎn)的自由水蓄水容量；輸出：RS，時(shí)段地面徑流；RSS，時(shí)段壤中流；RG，時(shí)段地下徑

6、流；S，產(chǎn)流面積上的平均自由水深。計(jì)算公式：4匯流計(jì)算匯流分為三個(gè)階段進(jìn)行：坡地匯流階段、河網(wǎng)匯流階段和河道匯流。經(jīng)過(guò)水源劃分得到地面徑流直接進(jìn)入河網(wǎng)，成為地面徑流對(duì)河網(wǎng)的總?cè)肓鳎≦S），壤中流和地下徑流分別有消退系數(shù)CI、CG，分別形成壤中流、地下水對(duì)河網(wǎng)的總?cè)肓鱍I、QG。時(shí)段河網(wǎng)總?cè)肓骶褪侨邥r(shí)段值之和。河網(wǎng)匯流計(jì)算采用滯后演算法。輸入：RS，時(shí)段地面徑流；RSS，時(shí)段壤中流（RI）U，單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，可將徑流深轉(zhuǎn)換成流量（F為流域面積）CI，深層水消退系數(shù)；CG，地下徑流消退系數(shù)；CS，河網(wǎng)水流消退系數(shù)；L，滯后時(shí)間。輸出：Q，河網(wǎng)匯流結(jié)果，流量過(guò)程。計(jì)算公式：（1）地面徑流的坡地匯流時(shí)間不計(jì)，直接進(jìn)入河網(wǎng)：（2）表層自由水以KI側(cè)向出流后成為壤中流，進(jìn)入河網(wǎng)，但如果土層較厚，表層自由水尚可滲入深層土，經(jīng)過(guò)深層土的調(diào)蓄作用，才進(jìn)入河網(wǎng)。深層自由水用線性水庫(kù)模擬，其消退系數(shù)為CI，計(jì)算公式為（3）地下徑流的坡地匯流用線性水庫(kù)模擬，其消退系數(shù)為CG，出流進(jìn)入河網(wǎng)。表層自由水以KG向下出流后，再向地下水庫(kù)匯流的時(shí)間