新安江模型参数率定方法

2024年1月12日发(作者：宁波天一阁)

新安江模型参数率定方法

新安江模型参数率定

1. 参数的物理意义

新安江(三水源) 模型的参数一般具有明确的物理意义，可以分为如下四类:

1) 蒸散发参数: K、WUM、WLM、C

K 为蒸散发能力折算系数，是指流域蒸散发能力与实测水面蒸发值之比。此参数控制着总水量平衡，因此，对水量计算是十分重要的。

WUM 为上层蓄水容量，它包括植物截留量。在植被与土壤比较发育的流域，约为20mm;在植被与土壤颇差的流域，约为5,6mm。

WLM 为下层蓄水容量。可取60,90mm。

C 为深层蒸散发系数。它决定于深根植物占流域面积的比数，同时也与WUM+WLM值有关，此值越大，深层蒸散发越困难。一般经验，在江南湿润地区C值约为0.15,0.20左右，而在华北半湿润地区则在0.09,0.12左右。

2) 产流量参数: WM、B、IMP

WM 为流域蓄水容量，是流域干湿程度的指标。一般分为上层WUM、下层WLM和深层WDM，约为120,180mm。

B 为蓄水容量曲线的指数。它反映流域上蓄水容量分布的不均匀性。一般经验，流域越大，各种地质地形配置越多样，B值也越大。在山丘区域，很小面积(几平方公里)的B值为0.1左右，中等面积(300平方公里以内)的B值为0.2,0.3左右，较大面积(数千平方公里)的B值为0.3,0.4左右。

IMP 为不透水面积占全流域面积之比，一般较小，取为0.01,0.05。

3) 水源划分参数: SM、EX、KSS、KG

SM 为流域平均自由水蓄水容量，本参数受降雨资料时段均化的影响，当以日为计算时段长时，一般流域的SM值约为10,50mm，当所选取的计算时段长较小时，SM要增大，这个参数对地面径流的多少起着决定性作用，因此十分重要。

EX 为自由水蓄水容量曲线指数，它表示自由水容量分布不均匀性。通常EX取值在1,1.5之间。

KSS 为自由水蓄水库对壤中流的出流系数，KG为自由水蓄水库对地下径流出流系数，这两个出流系数是并联的，其和代表着自由水出流的快慢。一般来说，KSS+KG,0.7，相当于从雨止到壤中流止的时间为3天。

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4) 汇流参数: CS、CI、CG;KE、XE

CS 为河网蓄水消退系数。

CI 为壤中流水库的消退系数。如无深层壤中流时，CI趋于零。当深层壤中流很丰富时，CI趋于0.9。相当于汇流时间为10天。

CG 为地下水库的消退系数。如以日为计算时段长，此值一般为0.98,0.998，相当于汇流时间为50,500天。

KE 为河道汇流Muskingum法中洪水波在河段中的传播时间。

X 为河道汇流Muskingum法中的流量比重系数。关键参数X是一个反映扩散波在运动过程中洪峰衰减、形状坦化的物理参数。是既体现X,0.5Muskingum法物理意义又满足其数值计算稳定性的统一条件。

2. 参数的率定

新安江(三水源)模型的参数按照物理意义分为四层，上面已经分别作了介绍。参数的率定可以按照蒸散发,产流,分水源,汇流的次序进行，各类参数基本上是相互独立的。按照以下次序率定参数。

1) 日模型

日模型参数率定按照下述步骤进行:

a. 设定各参数的初始值。

b. 比较多年总径流。这是最基本的水量平衡校核。使计算的径流深误差不超过20,(规范规定)。如有误差，要首先修改K值，K是影响蒸发计算最大的参数。不确定系数及洪峰误差不管。

K: 在北方地区K有可能大于1;

WM:经验而言，长江流域约为120mm，三层组合一般有(20，70，30)，(40，60，20)，(20，80，20)等，北方地区WM较大。

B、C不需大改，一般B,0.3&0.35，C,0.15

c. 多年总水量基本平衡后，再比较每年的径流，看很干旱的年与湿润年份有无系统误差。如有，应调整WUM、WLM和C。减小WUM将使少雨季节的蒸发减少，而对于很干旱的季节则无影响。WLM的作用与此相仿。加大C值将使很干旱的季节的蒸散发增大，而对于有雨季节则无此影响。

d. 比较枯季地下径流。如有系统偏大偏小，则应调整KSS与KG，调整地下径流与壤中流的比重。

依次率定K、SM及KG/KI、CG及CI。

2) 次洪模型

不允许再修改产流参数WM、B、IMP。

主要工作是调分水源和汇流参数。

洪峰误差、水量平衡和径流深误差不超过20,，争取将洪峰误差目标定为

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5,，后者定为10,;确定性系数愈高愈好。

SM:长江流域为30mm左右，变化范围较大。而参数SM 受降雨资料时段均化影响较大， 用日模型率定此参数值明显偏小， 在次洪模型中， SM 值应适当加大或重新率定。

EX:1.0—1.5。其变化范围为1,2 ， 给定EX = 1.5 ;

KG+ KI 值代表自由水出流的快慢程度， 而一般表层壤中流的退水历时为3 天左右， 故固定取KG + KI= 0.7 ， 不致有太大的误差。但也可能因流域不同而略有差别:如沿渡河在KG + KI= 0.9 时退水过程可以拟合很好。

由于日模型与次洪模型的计算时段长不同，参数值不能全部通用，但K、WM、WUM、WLM、B、IMP、EX、C与时段长无关，可以直接引用，SM、KG、KSS、CS、CI、CG与时段长相关，不能直接引用，需要另外率定。

调试时通常以洪水总量、洪峰流量值以及洪峰出现时间按允许误差统计合格率最高为目标函数。调试步骤如下:

a. 比较洪水径流总量。影响计算次洪径流总量的主要因素除降雨外显然是流域初始含水量，但当该值已经确定的情况下，可通过调整水源的比重来影响计算次洪径流量，可调整SM和KG，两个参数数值越大，地下径流的比重越大，使次洪径流量减少。

b. 比较洪峰值。洪峰流量主要由地面径流和壤中流组成，主要取决于SM、CS、CI、CG等参数，当SM确定后，调整CS、CI和CG等参数，尤其是CS，将对洪峰起着相当大的影响，CS越大，洪峰越小。CI和CG这两个参数对洪水过程线的形状影响较大。CI、CG一般大于0.9，CI小于CG。

次模依次率定SM、CS及CI。

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