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1、免费查阅标准与论文：新安江模型的应用张利茹河海大学水文水资源学院，南京（210098）摘要：新安江降雨径流模型应用在梁辉水库上，采用 2002 年至 2006 年五年的降雨和蒸发 资料对该流域进行日模和次模的模拟，得出的结果还比较满意。为了找出新安江模型的敏感 性参数，本文在其他研究人员的基础上，选出公认的比较敏感的参数，把它们的值分别变成 初始值的 80%、90%和 110%（CG 除外）后进行模拟计算，得出的结果证实了学者们的说 法。关键词：新安江模型，梁辉水库，敏感性分析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
2、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【1】 。几十年来，很多专家和学者都致力于新安江模 型的应用和发展上，发表了数以百计篇文章(像赵仁俊，1992；程等人，2002)，但很少有用 一个实际例子来研究新安江模型参数的敏感性问题的，实际上，新安江模型参数的命感性分 析会有助于该模型的更广泛的应用，例如，对于无资料的地区或是资料不全的地区，参数的 敏感性分析将显得更加有用。2. 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
3、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 2。新安江模型流程图如图 1。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
4、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 1.31.5，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- 6 -图 1 新安江模型流程图有关。一般经验，在江南湿润地区 C 值约为 0.150.20 之间，而在华北半湿润地区值则在0.090.12 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
5、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 0.20.3，较大面积时的B 值为 0.30.4。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 1.01.5。KG+KI： 自由水
6、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。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。3. 新安江模型参数敏感性
7、分析的应用实例新安江模型日模和次模在梁辉水库中得到了应用，采用 20022006 年共 5 年的实测资 料进行了模拟。梁辉水库位于余姚市梨洲街道南庙村，距余姚城关 6Km。主流梁辉大溪属 甬江流域姚江水系，由南向北流入姚江，主流长为 11.11 Km，比降 15.9%。梁辉水库上游积图 2 梁辉水库周围地区水文测站分布图水面积为 35.06Km3,l 流域中心位于东经 12108，北纬 2957(梁辉水库周围地区水文 测站分布如图 2 示)。流域位于亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，雨量丰沛。流域降水呈双峰且台风主控型，以春季连阴雨、梅雨、雷暴雨和台风暴雨为主，冬半年降水 则较少。4 月
8、15 日至 7 月 15 日为梅汛期，这一时期天气阴绵多雨，7 月 16 日至 10 月 15 日为台汛期，水库洪水主要受控于台汛期的台风暴雨。根据流域附近黄土岭等雨量站 19602002 年实测降于资料统计，流域多年平均降水量为 1618.6mm，年最大降水量为 2156.1mm（1962 年），年最小降水量为 1048.6mm（1967 年）。多年平均径流量 3175 万 m3，最大最小 年径流量为 5224.4 万 m3（1962 年）和 1484.5 万 m3(1967 年)。在此流域，应用泰森多边形 法把流域分成三块，即坝址梁辉、官佩和黄明，降雨权重各占 13。对于日模的模拟，我采用
9、表 1 中的参数，模拟的效果还不错。从模拟图来看，2002 年 和 2006 年这两年全年的模拟都较吻合，但有的年份八月份后的模拟就颇差，像 2003 年八月 份那场洪水峰值上不去，图形不是太吻合，2004 年和 2005 年也存在同样的问题，但总体还不错，确定性系数达到 0.47。图 3 是 2002 年的模拟图（列出的一个例子）。表 1 日模第一套参数K0.76WM120C00.1CS0.1B0.1UM25C10.8CI0.7C0.15LM75C20.1CG0.5A35.06SM25Ex1.3KG0.1L0IMP0.015Di1KI0.6图 3 2002 年的模拟图由于采用上一套参数对 2
10、002、2004、2005 年模拟的效果不是太好，我改变上一套参数 中的某些值，经调试比上一套参数得出的效果稍微好点，参数列于表 2。从五年的模拟图上 来看，2002、2005、2006 这三年的模拟效果还不错，2003 年八月份之前模拟的挺好，但八 月份出现的洪峰有较大差异，模拟洪峰值呈现偏小现象，2004 年也存在同样的问题，虽然 这套参数比上一套得出的结果好些，模拟洪峰值增大了，但与实测的还是有差异的。模拟确定性系数也达到 0.47。图 4 是 2002 年的模拟图(列出的一个例子)。表 2 日模第二套参数K0.82WM50C00.1CS0.1B0.1UM35C10.8CI0.7C0.1
11、5LM10C20.1CG0.95A35.06SM25Ex1.3KG0.1L0IMP0.015Di1KI0.6随后又进行了日模的模拟，实测径流与模拟径流拟合比较好，图 4 是列出的一个例子。为了找出新安江模型参数的敏感性，我选择 K、Sm、CS、KG、CG 这五个作为变化的参数， 其它参数保持不变，用五年（20022006）的资料进行模拟。之所以选择这五个参数是因为 很多学者的研究结果表明新安江模型的产汇流参数较敏感。将表 3 中的参数作为原始的参 数，以此表为基础来判定这五个被选参数的敏感性。在其它参数不变的情况下，被选中的参数图 4 2002 年日模模拟图（除了 Cg，因为在模拟过程中 Cg
12、 不得大于 1）分别变为它本身初值的 80%，90%，110%（计算的值列于表 4 中）时，相应地模拟出径流，五年模拟径流的平均值 Rmave 和平均确 定性系数均列于表 4 中。表 3 次模原始参数值K0.75CS0.7KG0.2IM0.015EX1.3KI0.5WM120C0.15CG0.92WU70B0.1CI0.95WL35L0SM50表 4 参数敏感分析表编号KSMKGCSCGRmave确定性 系数10.6500.20.70.922524.210.5520.675500.20.70.922511.180.5530.825500.20.70.922485.010.5540.75400.
13、20.70.922741.360.4450.75450.20.70.922615.340.5060.75550.20.70.922389.660.5870.75500.160.70.922495.380.5480.75500.180.70.922496.720.5590.75500.220.70.922499.40.55100.75500.20.560.922503.080.30110.75500.20.630.922501.290.42120.75500.20.770.922490.460.66130.75500.20.70.7362573.70.56140.75500.20.70.8282
14、537.210.564. 结论从模拟结果来看，我发现 K 即流域蒸散发能力与实测水面蒸发值之比是一个最敏感的 参数，它的值对地面径流有很大的影响，增大 K 值会直接导致地面径流的减少，增大 K 值 也就意味着蒸散发增多，故就会产生较少的地面径流。另一个最敏感的参数是自由水蓄水库容量 SM,它是划分壤中流和地下径流的一个指标，增大 SM 就会导致更大的自由水蓄水库容量和更小的地面径流。自由水蓄水库的出流系数 KG+KI，则消退系数为 1（KG+KI）， 它决定了直接径流的退水历时 N 天，N 一般为三天，故取 KG+KI=0.72。KG/KI 决定了地 下径流和壤中流的大小，故增大 KG 就意味
15、着地下径流的增大，对 KG 的敏感性分析也证明 了这一点。相对于上面三个参数而言，地下水消退系数 CG 也较敏感，增大 CG 会导致地面 径流的减少。河网蓄水的消退系数 CS 不太敏感，增大 CS 值时地面径流只有稍许的变化， 但从模拟图来看，它的变化影响了模拟的图形的形状。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）: 29.2 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.The Applications of Sensitivity Analysis of XinanjiangModel ParametersZhang LiruC
16、ollege of hydrology and water resources, Hohai University, Nanjing (210098)AbstractXinanjiang rainfallrunoff model was applied to Lianghui reservoir with the precipitation data and evaporation data from 2002 to 2006 .According to the results of the day model and the flood eventmodel, we can get a sa
17、tisfactory fit between the simulated and observed values. In order to find out the sensitivity of parameters of the Xinanjiang model, this paper selected the acceptedsensitivityparameters based on the results of some researcher, each of these parameters values was changed by80%,90%,and 110% respectively except the parameter CG ,the results we got also approved the ideas of researchers.Keywords: Xinanjiang model, Lianghui reservoir, Sensitivity analysis
【WORD格式论文原稿】新安江模型的应用
