【水文模型】01 三水源新安江模型

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【水文模型】01 三水源新安江模型

2024-07-14 08:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录 一、概述 1.1 流域概况 1.2 产流方式论证 1.3 设计基本任务 1.4 设计原始资料 二、新安江模型 2.1 流域划分 2.2 产汇流计算 2.2.1 蒸散发计算 2.2.2 产流计算 2.2.3 水源划分 2.2.4 汇流计算 2.3 模型参数 2.3.1 参数物理意义 2.3.2 参数率定结果 2.4 模拟结果 2.4.1 精度统计表 2.4.2 计算与实测流量过程线比较 三、精度统计与误差分析 3.1 精度统计 3.2 误差分析 3.2.1 模型参数的影响 3.2.2 人类活动的影响 3.2.3 资料代表性的影响 四、参考文献 五、程序代码 数据文件

一、概述

本博客基于河海大学水文水资源学院水文预报课程设计编写。采用MATLAB语言编写三水源新安江模型,并用人机交互率定模型参数。模型运行所需文件请从新安江模型数据下载。

1.1 流域概况

呈村流域控制面积为290 km2,地势南高北低,相对高差较大,平均海拔高程为583m,流域河道平均坡度为0.95%,最大汇流路径长度为36 km。流域内植被良好,雨量充沛,多年平均降雨量约为2100 mm,流域降水在年内年际分配极不均匀,为典型的湿润流域。该流域植被类型主要包括常绿针叶林、落叶阔叶林、混合林、森林地、林地草原、牧草地与作物地,土壤类型主要为黏壤土。 图1-1 呈村流域水系及站网分布

1.2 产流方式论证

根据水文气象条件、下垫面条件及流量过程线分析:

多年平均降雨量约为2100 mm>1000 mm; 流域降水在年内年际分配极不均匀,为典型的湿润流域; 土壤类型主要为黏壤土,土质疏松,不易超渗;

综上,该流域符合蓄满产流模式。

1.3 设计基本任务 编制预报方案,根据流域概况和原始资料编制预报方案; 编写新安江模型,时间尺度:日模型(24h),水源划分:两水源(可选)和三水源(可选); 根据已给的呈村流域资料,利用编制的新安江模型进行日径流模拟,率定新安江模型参数; 分析日模型模拟结果,精度评定时,日模型采用径流深相对误差与确定性系数。 1.4 设计原始资料 逐日资料,包括呈村站流量资料、蒸发资料,呈村、汪村、樟源口、棣甸、董坑坞、用功城、左龙、冯村、田里与大连站雨量资料。资料起止时间见表1-1。 流域逐日资料 参数建议取值见表1-2。 在这里插入图片描述 各雨量站控制面积及比例,见表1-3。在这里插入图片描述 二、新安江模型 2.1 流域划分

根据流域地形、地貌条件及布设的雨量站网,用泰森多边形法将呈村流域划分为10块单元面积,各单元面积的权重见表1-3。

2.2 产汇流计算

对每块单元面积采用三水源新安江模型分别进行蒸散发计算、产流计算、水源划分和汇流计算,得到单元面积出流过程;由于本流域面积较小,单元面积的出流过程不采用马斯京根分段连续演算法进行出口以下的河道洪水演算,而是通过调整滞时 L 求得单元面积在流域出口的流量过程线;将每个单元面积在流域出口的流量过程线线性叠加,即为呈村流域的出口流量过程。

2.2.1 蒸散发计算

(1)当 W U + P ≥ E P WU+P≥E_P WU+P≥EP​时 E U = E P , E L = 0 , E D = 0 E_U=E_P,E_L=0,E_D=0 EU​=EP​,EL​=0,ED​=0 (2)当 W U + P < E P , W L ≥ C ⋅ W L M WU+PFC时 R G = α ⋅ F C RG=α⋅FC RG=α⋅FC R S = α ⋅ ( P E − F C ) RS=α⋅(PE-FC) RS=α⋅(PE−FC) 当 P E ≤ F C PE≤FC PE≤FC时 R G = R RG=R RG=R R S = 0 RS=0 RS=0 式中 α \alpha α——产流面积比例; P E PE PE——扣除雨期蒸发后的降雨量,mm; R R R——产流量,mm; F C FC FC——流域的稳定下渗量,mm; R G RG RG——地下径流,mm; R S RS RS——地面径流,mm。 (2)三水源划分 流域平均自由水蓄积容量关系 S m = S m m 1 + E X S_m=\frac{S_{mm}}{1+EX} Sm​=1+EXSmm​​ A U = S m m [ 1 − ( 1 − S 1 F R 1 F R S m ) 1 1 + E X ] AU=S_{mm} [1-(1-\frac{S_1\frac{FR_1}{FR}}{S_m})^{\frac{1}{1+EX}}] AU=Smm​[1−(1−Sm​S1​FRFR1​​​)1+EX1​] 当 P E + A U < S m m PE+AU=C*WLM EU(I)=WU(I)+P(I);EL(I)=(EP(I)-EU(I))*WL(I)/WLM;ED(I)=0; else if WL(I)>=C*(EP(I)-(WU(I)+P(I))) EU(I)=WU(I)+P(I);EL(I)=C*(EP(I)-EU(I));ED(I)=0; else EU(I)=WU(I)+P(I);EL(I)=WL(I);ED(I)=C*(EP(I)-EU(I))-EL(I); end end end E(I)=EU(I)+EL(I)+ED(I);PE(I)=P(I)-E(I); %%%%%%%%%%%%%三层蒸散发模型%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%计算总径流深%%%%%%%%%%%%% a=WMM*(1-(1-W(I)/WM)^(1/(B+1))); %a表示流域初始土壤含水量最大值 if PE(I)WLM WD(I+1)=WD(I)-ED(I)+WL(I+1)-WLM; WL(I+1)=WLM; end if WD(I+1)>WDM WD(I+1)=WDM; end W(I+1)=WU(I+1)+WL(I+1)+WD(I+1); %%%%%%%%%%%%%计算下一时段土壤含水量%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%计算产流面积FR=R/PE%%%%%%%%%%%%% if PE(I)==0 FR(I)=0; else if R(I)/PE(I)>1 FR(I)=1; else FR(I)=R(I)/PE(I); end end %%%%%%%%%%%%%计算产流面积FR=R/PE%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%二分水源计算%%%%%%%%%%%%% if PE(I)



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