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1、桥涵水文资料整理郭赵元21710131 1 / 9东南大学交通学院桥涵水文资料整理指导老师：许崇法姓名：郭赵元学号：21710131名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 2 / 9目录第一章 新安江模型. 31.1 新安江模型简介 . 3 1.2 新安江模型的基本原理 . 3 1.3 新安江模型结构 . 4 第二章 陕北模型 . 62.1 陕北模型简介 .6 2.2 陕北模型结构
2、 . .7 2.3 模型评述 . 8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 3 / 9第一章新安江模型1.1新安江模型简介新安江模型始建于 1973 年，采用蓄满产流的概念，以土壤含水量达到田间持水量后才产流，是个分布式的概念性模型，30 多年来在我国湿润与半湿润地区有广泛应用，并发展改进为三水源的以及其他多水源的模型。原华东水利学院的赵人俊教授于1963 年初次提出湿润地区以蓄满
3、产流为主的观点，主要根据是次洪的降雨径流关系与雨强无关，而只有用蓄满产流概念才能解释这一现象。上个世纪 70 年代国外对产流问题展开了理论研究，最有代表性的著作是1978 年出版的 山坡水文学 ，它的结论与赵人俊先生的观点基本一致：传统的超渗产流概念只适用于干旱地区，而在湿润地区，地面径流的机制是饱和坡面流，壤中流的作用很明显。20 世纪 70 年代初建立的新安江模型采用蓄满概念是正确的。但对于湿润地区，由于没有划出壤中流，导致汇流的非线性程度偏高，效果不好。80 年代初引进吸收了山坡水文学的概念，提出三水源的新安江模型。1.2新安江模型的基本原理新安江模型是分散性模型，可用于湿润地区与半湿润
4、地区的湿润季节。当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，当面积较大时，采用分块模型。它把全流域分为许多块单元流域， 对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程。再进行出口以下的河道洪水演算， 求得流域出口的流量过程。把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域的总出流过程。该模型按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发，按蓄满产流概念计算降雨产生的总径流量，采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。在径流成分划分方面，对三水源情况，按 “山坡水文学” 产流理论用一个具有有限容积和测孔、底孔的自由水蓄水库把总名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
5、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 4 / 9径流划分成饱和地面径流、壤中水径流和地下水径流。在汇流计算方面，单元面积的地面径流汇流一般采用单位线法，壤中水径流和地下水径流的汇流则采用线性水库法。河网汇流一般采用分段连续演算的Muskingum 法或滞时演算法，但它一般不作为新安江模型的主体。新安江模型按泰森多边形法分块，以一个雨量站为中心划一块。这种分法便于考虑降雨分布不均，不考虑其它的分布不均。新安江模型的流程图见图。图中输入为实测降雨P 和实
6、测蒸散发能力EM ，输出为流域出口断面流量Q和流域蒸散发量E。方框内是状态变量，方框外是常数常量。模型主要由四部分组成，即蒸散发计算、产流量计算、水源划分和汇流计算。1.3新安江模型结构新安江模型是分散性的模型，常按泰森多边形法把全流域分成许多单元流域，产流部分采用蓄满产流模型，另增加了流域不透水面积占全流域面积之比的参数IMP。蒸发部分采用三水源蒸散发模式。河道洪水演算采用马斯京根法。地面径流的汇流采用经验单位线，并假定每个单元流域上的无因次单位线相同，简化结构。 地下径流的汇流采用线性水库。对每一个单元流域作汇流计算，求得单元流域出口流量过程。再进行出口以下的河道洪水演算，名师资料总结 -
7、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 5 / 9得出流域出口的流量过程。把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程，新安江模型流程图如图。基于概念型降雨径流蓄满产流的新安江模型，其参数可大致划分为四种类型，如下述：（1）蒸散发。此部分的参数包括K、C、 WUM、WLM 。K ：流域蒸散发能力与实测水面蒸发值之比。它反映蒸发皿蒸发量与流域蒸发能力的差别，也反映蒸发皿蒸发量对全流域（
8、高程差） 的代表性问题， 对具体流域来说， 以优选为宜，即选模拟径流误差最小时的K 值。夏天其值一般取1.3 1.5 ，冬天一般取1.0 。C ：深层蒸散发系数。它决定于深根植物占流域面积的比值，同时也与WUM+WLM有关。一般经验， 在江南湿润地区C 值约为 0.15 0.20 之间，而在华北半湿润地区值则在0.09 0.12 左右。WUM：上层蓄水容量，它包括植物截留量。在植被与土壤很好的流域，其值约为20mm ；在植被与土壤颇差的流域，值约为510mm 。WLM ：下层蓄水容量。其值可取6090mm 。（2）产流。通过降雨和土壤缺水量产生径流。此部分包括的参数有WM 、B 和IMP。WM
9、 ：流域平均蓄水容量，它是衡量流域干旱程度的指标且WM=WUM+WLM+WDM。B ：蓄水容量的方次， 它反映流域上蓄水容量分布的不均匀性。很小面积 （几平方公里）时B 值为 0.1 左右， 中等面积（ 300 平方公里以内）时B 值为 0.2 0.3 ，较大面积时的 B 值为0.3 0.4 。IMP：不透水面积占全流域面积之比。（3）分水源。此部分把总径流划分为三部分，即地面径流、壤中流和地下径流。参数包括SM 、EX 、KG 和KI。SM ：自由水蓄水库容量（mm ）。EX ：自由水蓄水容量曲线的指数。其最佳取值范围是1.0 1.5 。KG+KI ：自由水蓄水库地下水日出流系数和自由水蓄水
10、库壤中流日出流系数，它们反应基岩和深层土壤的渗透性，对于一个面积约为1000Km2 流域 KG+KI=0.7。（4）汇流。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 此部分是对每个单元流域作汇流计算，求得单元流域出口流量的过程，涉及的参数有 CI、CG 、 CS 、L。CI：壤中流消退系数。CG ：地下水消退系数。CS ：河网蓄水的消退系数。L：河网汇流滞后演算法中的滞后时间，其值是一
11、个经验值。以上共有 15 个参数。 如全流域需分块计算，则需进行河道演算，故就增加了 KE、XE （单元河道的马斯京根K、X 值）及河道汇流段数N。这几个参数可根据河道水力学法求出，一般不优选。第二章陕北模型2.1 陕北模型简介黄土高原地区， 自然地理条件复杂，暴雨时空分布极不均匀，雨量及水文站网密度十分稀疏，长期以来给该地区暴雨洪水计算带来很多困难。陕北模型是适用于干旱地区或是以超渗产流为主的地区。陕北降雨径流模型流程框图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页
12、，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 7 / 92.2 陕北模型结构考虑降雨分布的不均匀性和下垫面分布的不均匀性，尤其是地面下渗能力的不均匀性，将流域划分为若干块单元面积；每块单元面积内分为不透水面积FB和透水面积 （1-FB） 。在透水面积上的降雨量i 扣除蒸散发量E 后，用霍尔顿下渗公式和流域下渗能力分配曲线计算径流量R1 ，在不透水面积上的降雨i 扣除蒸散发E，产生径流量R2 ； 一次降雨产生的流域总径流量为R=R1+R2 。各单元面积的坡地汇流计算采用线性水库或滞后演算法。河道汇流计算采用马斯京根分段连续演算法。 将各单元面积到达出口
13、断面的流量过程线性叠加即为流域出口断面总的流量过程。陕北模型产流结构中若采用霍尔顿下渗方程，有11 个参数：主要参数有：XE、KE、L、CS、B、k、f、f、FB、c0mKCL、CS、k、f、f、c0mKC（1）蒸散发能力折算系数KC。因干旱地区资料等方面的原因，在实际计算中KC往往变化很大，最后需经调试后确定，必要时可分月份优选。（2）张力水蓄水容量m与参数KC一起，主要用于计算初始土壤含水量0，8060mmm。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 -
14、 - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 8 / 92.3 模型评述陕北模型特点：为了考虑降雨分布的不均匀性和下垫面分布的不均匀性，将流域划分为若干块单元面积；在每块单元面积内又将其划分为不透水面积FB 和透水面积（1-FB） ；在透水面积上降雨量扣除蒸散发后，用霍尔顿或菲利普下渗公式计算径流量 R1 ；在不透水面积上降雨扣除蒸散发后产生径流量R2 ；模型参数具有一定的物理意义；（3）最干旱时的下渗能力0f一般天然流域无土壤含水量和下渗资料，可用水文分析及下渗模型法分析，由实测资料验证。一般0.20.10fmm/min 。（4）稳定下渗率cf可用水文分析及下渗模
15、型法分析，由实测资料验证。一般5.03.0cfmm/min。（5）霍尔顿下渗曲线方程系数k可用水文分析及下渗模型法分析，由实测资料验证。一般05.004.0k/ min。（6）地面径流消退系数CS。详见模型参数概念分析方法部分。（7）滞时L。参考模型参数概念分析方法。由于超渗产流时对雨强十分敏感，加之陕北地区暴雨历时短促，流域坡陡，洪水陡涨陡落，所以在应用陕北模型时，计算时段t不能取得太长，一般52tmin名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 桥涵水文资料整理郭赵元21710131 9 / 9模型适用于干旱或半干旱地区。参考文献1 赵仁俊 , 王佩兰 . 新安江模型参数的分析J.水文 ,1988 （6）: 2 9. 2 赵仁俊 . 流域水文模拟新安江模型与陕北模型M. 北京 : 水利电力出版社,1984. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -
