新安江模型參數(shù)的分析

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1、一、模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)三水源新安江模型的流程圖如圖1所示。圖1三水源新安江模型流程圖圖1中輸入為實測雨量P，實測水面蒸發(fā)EM；輸出為流域出口流量Q，流域蒸散發(fā)E。方框內(nèi)是狀態(tài)變量，方框外是參數(shù)變量。模型結(jié)構(gòu)及計算方法可分為以下四大部分。1．蒸散發(fā)計算用三個土層的模型，其參數(shù)為上層張力水容量UM，下層張力水容量LM，深層蒸散發(fā)系數(shù)C，蒸散發(fā)折算系數(shù)K，所用公式如下：當(dāng)上層張力水蓄量足夠時，上層蒸散發(fā)EU為當(dāng)上層已干，而下層蓄量足夠時，下層蒸散發(fā)EL為當(dāng)下層蓄量亦不足，要觸及深層時，蒸散發(fā)ED為2．產(chǎn)流量計算據(jù)蓄滿產(chǎn)流概

2、念，參數(shù)為包氣帶張力水容量WM，張力水蓄水容量曲線的方次B，不透水面積的比值IM，所用公式為當(dāng)，則R=0不然，則當(dāng)，不然，則式中R——產(chǎn)流量；MM——流域最大點蓄水容量。1．分水源計算分三種水源，即地面徑流RS、地下徑流RG和壤中流RI。參數(shù)為表層土自由水蓄水容量SM，表層自由水蓄水容量曲線的方次EX，表層自由水蓄量對地下水的出流系數(shù)KG及對壤中流的出流系數(shù)KI，所用公式為當(dāng)不然，當(dāng)，則當(dāng)，則2．匯流計算地下徑流用線性水庫模擬，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，再向地下水庫匯流的時間不另計

3、，包括在CG之內(nèi)。表層自由水以KI側(cè)向出流后成為表層壤中流，進(jìn)入河網(wǎng)。但如土層較厚，表層自由水尚可滲入深層土，經(jīng)過深層土的調(diào)蓄作用，才進(jìn)入河網(wǎng)。深層自由水也用線性水庫模擬，其消退系數(shù)為CI。地表徑流的坡地匯流不計，直接進(jìn)入河網(wǎng)。計算公式為式中U——單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，U=流域面積F（km2）/(3.6△t)。單元面積的河網(wǎng)匯流用單位線或滯后演算法計算。單位線的參數(shù)是縱坐標(biāo)UH，滯后演算法的參數(shù)是滯后量L與消退系數(shù)CS（計算公式略）。在單元面積下的河道匯流用馬斯京根法計算，單元河段的參數(shù)為XE與KE（計算公式略）。一、參數(shù)

4、的性質(zhì)與約值（1）K（蒸散發(fā)能力折算系數(shù)）。此參數(shù)控制著總水量平衡，因此，對水量計算是重要的。。k1是大水面蒸發(fā)與蒸發(fā)器蒸發(fā)之比，有實驗數(shù)據(jù)可查考。K2是蒸散發(fā)能力與大水面蒸發(fā)之比，其值在夏天約為1.3~1.5，在冬天約為1。K3用來把蒸發(fā)站實測值改正至流域平均值，因此主要決定于蒸發(fā)站高程與流域平均高程之差。當(dāng)采用E-601蒸發(fā)器時，。（2）WM（張力水容量）。分為上層UM，下層LM與深層DM三層。WM也就是流域張力水最大缺水量，表示流域的干旱程度。在我國南方約為100mm，北方半濕潤地區(qū)約為170mm。UM包括植

5、物截流，在缺林地可取5mm，多林地可取20mm。LM常取為60~90mm。據(jù)實驗，在此范圍內(nèi)蒸散發(fā)大約與土濕成正比。。（3）B（張力水蓄水容量曲線的方次）。此值決定于張力水蓄水條件的不均勻分布，因此在一般情況下與流域面積有關(guān)。據(jù)山丘區(qū)降雨徑流相關(guān)圖的分析，對于小于5km2的流域，B=0.1；幾百至一千平方公里時，B=0.2~0.3；幾千平方公里時，B在0.4左右。（4）IM（不透水面積的比例）。在天然流域此值很小，約為0.01~0.02，城鎮(zhèn)地區(qū)則可能很大。（5）C（深層蒸散發(fā)系數(shù)）。決定于深根植物的覆蓋面積。據(jù)現(xiàn)

6、有經(jīng)驗，在南方多林地區(qū)可達(dá)0.18，而對北方半濕潤地區(qū)則約為0.08。（6）SM（表層土自由水容量）。表層土是指腐植土。本參數(shù)受降雨資料時段均化的影響，當(dāng)用日為時段長時，在土層很薄的山區(qū)，其值為10mm或更小一些。在土深林茂透水性很強的流域，其值可達(dá)50mm或更大一些，一般流域在10~20mm之間。（7）EX（表層自由水蓄水容量曲線的方次）。它決定與表層自由水條件的不均勻分布。在山坡水文學(xué)里，它決定了飽和坡面流產(chǎn)流面積的發(fā)展過程。但由于缺乏研究，定量有困難。一般常取1.5左右。（8）KG+KI（表層自由水蓄水庫對地

7、下水與壤中流的出流系數(shù)）。這兩個出流系數(shù)是并聯(lián)的，其和代表自由水出流的快慢。對于一個流域，它們都是常數(shù)。1000km2左右的流域，從雨止到壤中流止的時間，一般為3天左右，相當(dāng)與KG+KI=0.7。（9）CG（地下水庫的消退系數(shù)）。如以天為時段長，此值一般為0.98~0.998，相當(dāng)于匯流時間為50~500天。（10）CI（深層壤中流的消退系數(shù)）。當(dāng)深層壤中流很豐富時，，相當(dāng)于匯流時間為10天。（11）L與CS（滯后演算法中的滯后時間與河網(wǎng)蓄水消退系數(shù)）。它們決定于河網(wǎng)地貌。（12）XE與KE（馬法的兩個參數(shù)）。根據(jù)

8、河道的水力學(xué)特性可以推求出來。一、參數(shù)的獨立性與敏感性新安江模型的參數(shù)都具有明確的物理意義，因此它們的數(shù)據(jù)原則上是可以據(jù)此直接定量的。但由于缺乏實測與實驗，所以在實用上只能依據(jù)實測流量過程，用系統(tǒng)識別的方法推求出來。這里就產(chǎn)生了參數(shù)的獨立性問題。由于參數(shù)多，信息少而簡單，所以參數(shù)的優(yōu)化解就可能不穩(wěn)定，不唯一，本參數(shù)的解與其他參數(shù)的值有關(guān)，互不獨立。有的參數(shù)敏