新安江模型參數的分析

1、一、模型的結構與參數三水源新安江模型的流程圖如圖1所示。圖1三水源新安江模型流程圖圖1中輸入為實測雨量P，實測水面蒸發(fā)EM；輸出為流域出口流量Q，流域蒸散發(fā)E。方框內是狀態(tài)變量，方框外是參數變量。模型結構及計算方法可分為以下四大部分。1蒸散發(fā)計算用三個土層的模型，其參數為上層張力水容量UM，下層張力水容量LM，深層蒸散發(fā)系數C，蒸散發(fā)折算系數K，所用公式如下：當上層張力水蓄量足夠時，上層蒸散發(fā)EU為EMEEU??當上層已干，而下層蓄量足

2、夠時，下層蒸散發(fā)EL為LMWLEMKEL???當下層蓄量亦不足，要觸及深層時，蒸散發(fā)ED為EMKCED???2產流量計算據蓄滿產流概念，參數為包氣帶張力水容量WM，張力水蓄水容量曲線的方次B，不透水面積的比值IM，所用公式為)1()1(IMBWMWM????))1(1()1(1BWMWMMA????當，則R=00???EMKP不然，則當，MMAEMKP????BMMAEMKPWMWWMEMKPR????????????1))(1(不然，

3、則WWMEMKPR?????式中R——產流量；MM——流域最大點蓄水容量。（3）B（張力水蓄水容量曲線的方次）。此值決定于張力水蓄水條件的不均勻分布，因此在一般情況下與流域面積有關。據山丘區(qū)降雨徑流相關圖的分析，對于小于5km2的流域，B=0.1；幾百至一千平方公里時，B=0.2~0.3；幾千平方公里時，B在0.4左右。（4）IM（不透水面積的比例）。在天然流域此值很小，約為0.01~0.02，城鎮(zhèn)地區(qū)則可能很大。（5）C（深層蒸散發(fā)系

4、數）。決定于深根植物的覆蓋面積。據現(xiàn)有經驗，在南方多林地區(qū)可達0.18，而對北方半濕潤地區(qū)則約為0.08。（6）SM（表層土自由水容量）。表層土是指腐植土。本參數受降雨資料時段均化的影響，當用日為時段長時，在土層很薄的山區(qū)，其值為10mm或更小一些。在土深林茂透水性很強的流域，其值可達50mm或更大一些，一般流域在10~20mm之間。（7）EX（表層自由水蓄水容量曲線的方次）。它決定與表層自由水條件的不均勻分布。在山坡水文學里，它決定了

5、飽和坡面流產流面積的發(fā)展過程。但由于缺乏研究，定量有困難。一般常取1.5左右。（8）KGKI（表層自由水蓄水庫對地下水與壤中流的出流系數）。這兩個出流系數是并聯(lián)的，其和代表自由水出流的快慢。對于一個流域，它們都是常數。1000km2左右的流域，從雨止到壤中流止的時間，一般為3天左右，相當與KGKI=0.7。（9）CG（地下水庫的消退系數）。如以天為時段長，此值一般為0.98~0.998，相當于匯流時間為50~500天。（10）CI（深層

6、壤中流的消退系數）。當深層壤中流很豐富時，，相當于匯9.0?CI流時間為10天。（11）L與CS（滯后演算法中的滯后時間與河網蓄水消退系數）。它們決定于河網地貌。（12）XE與KE（馬法的兩個參數）。根據河道的水力學特性可以推求出來。三、參數的獨立性與敏感性新安江模型的參數都具有明確的物理意義，因此它們的數據原則上是可以據此直接定量的。但由于缺乏實測與實驗，所以在實用上只能依據實測流量過程，用系統(tǒng)識別的方法推求出來。這里就產生了參數的獨

7、立性問題。由于參數多，信息少而簡單，所以參數的優(yōu)化解就可能不穩(wěn)定，不唯一，本參數的解與其他參數的值有關，互不獨立。有的參數敏感，數量稍有變化對輸出的影響就很大，而有的參數則反應遲鈍，對輸出的影響不大。這種敏感性常常是有條件的，如有的參數在濕季敏感，枯季不敏感，而另外的參數則反之。有的參數對高水敏感，低水不敏感。而另外的參數則反之，等第。新安江模型的參數可分為如下4類：第一類：蒸散發(fā)計算，K，UM，LM，C；第二類：產流量計算，WM，B，

8、IM；第三類：分水源計算，SM，EX，KG，KI；第四類：匯流計算，CI，CG，UH，KE，XE。計算就是按照這個順序進行的。各類參數有各自的作用與目標，因此，互相之間的獨立性是比較好的。而同類中的各參數由于目標相同，互相之間的相關性就大一些。（1）第一、二類之間。當參數B有變化時，對產流量R的計算結果有影響，因此影響總水量平衡，也就影響第一類參數值的調試結果。但這種作用很小。WM不影響蒸散發(fā)計算，因此與第一類參數無關。但由于WM與B有