桥涵水文资料整理郭赵元21710131
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
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目录
第一章新安江模型 (3)
1.1 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 (6)
2.1陕北模型简介 (6)
2.2 陕北模型结构............... .. (7)
2.3 模型评述 (8)
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
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,
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(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5~10mm。
WLM:下层蓄水容量。其值可取60~90mm。
(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: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。
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