GR4J模型在赣江流域日径流模拟中的应用.pdf

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1、第34卷第2期水文Vo1．34No．22014年4月JOURNAL0FCHINAHYDROLOGYApr．，2014GR4J模型在赣江流域日径流模拟中的应用邓鹏鑫，王银堂，胡庆芳，刘勇(南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029)摘要：GR4J是一个简单实用的概念性水文模型，在模型原理和结构上具有鲜明特色，目前在国内应用还较少。本文将该模型应用于赣江流域l9个集水区域20032009年日径流模拟中。结果显示．在各集水区域，GR4J在检验期和率定期的确定性系数均达到0．85以上，径流总量相对误差在10％以内。因此，GR4J模型在赣江流域的

2、日径流模拟中具有较高精度．具有较好的推广应用前景关键词：GR4J：日径流模拟：赣江流域中图分类号：P334．92文献标识码：文章编号：1000—0852(2014)02—0060—06引言1GR4J模型原理水文模型是对自然界复杂水循环过程的近似描GR4J模型采用两个非线性水库进行产汇流计算．述．通常可分为集总式水文模型和分布式水文模型其中第1个水库称之为产流水库．第2个水库称为汇一般而言．分布式水文模型对水文过程的考虑比较详流水库。图1给出了GR4J的主要计算流程l4l。根据该细、物理机制相对完备，但集总式水文模型具有结构图．模型的基本原理概述如下简单、对基础资料的要求相

3、对较低等优点，且一些常(1)产流阶段用的集总式水文模型对径流模拟的精度实际上不低产流计算首先根据流域降水、蒸发能力(分别以于分布式水文模型新安江模型、水箱模型、HBV模型尸、E表示)，确定有效降水和剩余蒸发能力。若和斯坦福模型等集总式模型已广泛地应用于流域水P>E，则P．=P-E，=0；反之，E=E—P，Pn=O。然后，通过文过程模拟l1l尸n和E计算补充产流水库的降水量和产流水库蒸GR4J(modeleduGenieRurala4parametres散发量E：Journalier)是一个概念性降雨径流模型该模型由法国①若>0，中的一部分直接进入汇流水库，另人提出，经过N

4、ascimento、Ediiatno、Perrin、NicolasLe一部分将补充产流水库：Moine等『2_5_人的完善和发展，已在法国、澳大利亚等(1一()z)tn()400多个不同气候条件的区域得到验证．广泛应用于1主+一tan()’洪水预报、水资源规划等方面[4-71。GR4J模型仅含有411个参数．且在模型原理和结构方面较同类模型具有式中：为补充产流水库的降水量；5为产流水库蓄水一定特色．但目前该模型在国内的研究及应用还比量为产流水库蓄水容量。较少见。因此，本文选取赣江流域19个不同大小和②若=0，则E>0，Es由下式计算：位置的集水区域为研究对象．采用GR4J

5、进行日降雨s(2一)tanh()径流模拟．以分析该模型应用于赣江流域水文模拟E=——-——1_(2)的可行性．进一步丰富我国概念性流域水文模拟和1+(1一一)tan()X1XI预报方法根据式(1)、式(2)，针对特定的或Pn与的比收稿日期：2013—06—20基金项目：国家自然科学基金(51109136)；水利部公益性行业科研专项(201301075)；水利部948项目(编号201302)作者简介：邓鹏鑫(1988～)，男，福建建瓯人，硕士研究生，主要从事水文水资源方面的研究。E-mail：pxdeng@nhri．en62水文第34卷式中：Q指进入汇流水库的水量；Q，指直

6、接汇集到流2实例应用域出口断面的水量值得指出的是GR4J考虑到了流域不闭合所导致2．1研究区域的地下水的交换问题．引人了时段水量交换量F．计算赣江位于东经113030～116o40．北纬24o2929。方法如式(11)所示：l1．是长江的主要支流之一。流域发源于赣闽交界的n石族蛛，干流自南向北纵贯江西全省．在永修县吴城镇F=x2()(11)3注入鄱阳湖赣江干流长766km．外洲站以上集水面积式中：．R为汇流水库水量；为汇流水库容量；为地为83374km2，约占江西全省面积的50％。流域地势南下水交换系数。当为正时，表示地下水补给径流高北低，四面环山、地形复杂多变[91。为

7、负时，表示径流补给地下水，为0时，表示没有水量赣江流域地处中亚热带季风气候区该流域是中交换。国大陆降水最多的区域之一．多年平均降水量约为对于汇流水库．汇人单位线UH1对应的水量以及l581mm[91。降水季节性特征明显．46月梅雨季降水最地下水库交换量后．相应的蓄水量为：为集中：7-9月易产生台风型暴雨。受地形影响．降水R=max(0，Q9+n尺)(12)空间分布不均则汇流水库的出流量Q为：针对流域地表特征和降水时空分布不均的特点．nQ尺{1一[1+()]}(13)选取赣江流域的19个不同的集水区域为研究对象．开3展GR4J的