新安江模型参数的分析

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1、一、模型的结构与参数三水源新安江模型的流程图如图1所示。图1三水源新安江模型流程图图1中输入为实测雨量P，实测水面蒸发EM；输出为流域出口流量Q，流域蒸散发E。方框内是状态变量，方框外是参数变量。模型结构及计算方法可分为以下四大部分。1．蒸散发计算用三个土层的模型，其参数为上层张力水容量UM，下层张力水容量LM，深层蒸散发系数C，蒸散发折算系数K，所用公式如下：当上层张力水蓄量足够时，上层蒸散发EU为当上层已干，而下层蓄量足够时，下层蒸散发EL为当下层蓄量亦不足，要触及深层时，蒸散发ED为2．产流量计算据蓄满产流概

2、念，参数为包气带张力水容量WM，张力水蓄水容量曲线的方次B，不透水面积的比值IM，所用公式为当，则R=0不然，则当，不然，则式中R——产流量；MM——流域最大点蓄水容量。1．分水源计算分三种水源，即地面径流RS、地下径流RG和壤中流RI。参数为表层土自由水蓄水容量SM，表层自由水蓄水容量曲线的方次EX，表层自由水蓄量对地下水的出流系数KG及对壤中流的出流系数KI，所用公式为当不然，当，则当，则2．汇流计算地下径流用线性水库模拟，其消退系数为CG，出流进入河网。表层自由水以KG向下出流后，再向地下水库汇流的时间不另计

3、，包括在CG之内。表层自由水以KI侧向出流后成为表层壤中流，进入河网。但如土层较厚，表层自由水尚可渗入深层土，经过深层土的调蓄作用，才进入河网。深层自由水也用线性水库模拟，其消退系数为CI。地表径流的坡地汇流不计，直接进入河网。计算公式为式中U——单位转换系数，U=流域面积F（km2）/(3.6△t)。单元面积的河网汇流用单位线或滞后演算法计算。单位线的参数是纵坐标UH，滞后演算法的参数是滞后量L与消退系数CS（计算公式略）。在单元面积下的河道汇流用马斯京根法计算，单元河段的参数为XE与KE（计算公式略）。一、参数

4、的性质与约值（1）K（蒸散发能力折算系数）。此参数控制着总水量平衡，因此，对水量计算是重要的。。k1是大水面蒸发与蒸发器蒸发之比，有实验数据可查考。K2是蒸散发能力与大水面蒸发之比，其值在夏天约为1.3~1.5，在冬天约为1。K3用来把蒸发站实测值改正至流域平均值，因此主要决定于蒸发站高程与流域平均高程之差。当采用E-601蒸发器时，。（2）WM（张力水容量）。分为上层UM，下层LM与深层DM三层。WM也就是流域张力水最大缺水量，表示流域的干旱程度。在我国南方约为100mm，北方半湿润地区约为170mm。UM包括植

5、物截流，在缺林地可取5mm，多林地可取20mm。LM常取为60~90mm。据实验，在此范围内蒸散发大约与土湿成正比。。（3）B（张力水蓄水容量曲线的方次）。此值决定于张力水蓄水条件的不均匀分布，因此在一般情况下与流域面积有关。据山丘区降雨径流相关图的分析，对于小于5km2的流域，B=0.1；几百至一千平方公里时，B=0.2~0.3；几千平方公里时，B在0.4左右。（4）IM（不透水面积的比例）。在天然流域此值很小，约为0.01~0.02，城镇地区则可能很大。（5）C（深层蒸散发系数）。决定于深根植物的覆盖面积。据现

6、有经验，在南方多林地区可达0.18，而对北方半湿润地区则约为0.08。（6）SM（表层土自由水容量）。表层土是指腐植土。本参数受降雨资料时段均化的影响，当用日为时段长时，在土层很薄的山区，其值为10mm或更小一些。在土深林茂透水性很强的流域，其值可达50mm或更大一些，一般流域在10~20mm之间。（7）EX（表层自由水蓄水容量曲线的方次）。它决定与表层自由水条件的不均匀分布。在山坡水文学里，它决定了饱和坡面流产流面积的发展过程。但由于缺乏研究，定量有困难。一般常取1.5左右。（8）KG+KI（表层自由水蓄水库对地

7、下水与壤中流的出流系数）。这两个出流系数是并联的，其和代表自由水出流的快慢。对于一个流域，它们都是常数。1000km2左右的流域，从雨止到壤中流止的时间，一般为3天左右，相当与KG+KI=0.7。（9）CG（地下水库的消退系数）。如以天为时段长，此值一般为0.98~0.998，相当于汇流时间为50~500天。（10）CI（深层壤中流的消退系数）。当深层壤中流很丰富时，，相当于汇流时间为10天。（11）L与CS（滞后演算法中的滞后时间与河网蓄水消退系数）。它们决定于河网地貌。（12）XE与KE（马法的两个参数）。根据

8、河道的水力学特性可以推求出来。一、参数的独立性与敏感性新安江模型的参数都具有明确的物理意义，因此它们的数据原则上是可以据此直接定量的。但由于缺乏实测与实验，所以在实用上只能依据实测流量过程，用系统识别的方法推求出来。这里就产生了参数的独立性问题。由于参数多，信息少而简单，所以参数的优化解就可能不稳定，不唯一，本参数的解与其他参数的值有关，互不独立。有的参数敏