北方地区两种产流预报模型的应用与比较.doc

北方地区两种产流预报模型的应用与比较 汪魁峰 (辽宁省水利水电科学研究院, 辽宁 沈阳 110000) [ 摘 要] 以 大 伙 房 水 库 流 域 为 例 , 分 别 应 用 大 伙 房 模 型 、新 安 江 模 型 对 大 伙 房 流 域 进 行 洪 水 产 流 预 报 。 结 果 表 明 , 两 种 产 流 预 报 模 型 均 可 用 于 北 方 半 湿 润 半 干 旱 地 区 。 大 伙 房 模 型 对 于 流 域 内 的 大 洪 水 预 报 较 准 确 , 对 于 中 小 洪 水 有 预 报 净 雨 偏 大 的 趋 势 , 而 新 安 江 模 型 对 流 域 内 的 中 小 洪 水 有 较 高 的 预 报 精 度 。 [ 关键词] 大 伙 房 模 型 ; 新 安 江 模 型 ; 北 方 地 区 ; 产 流 预 报 [ 中图分类号] P338 [ 文献标识码] A 北 方 地 区 由 于 特 定 的 气 候 水 文 影 响 , 洪 水 预 报 只 计 算 汛 期 6~9 月 , 由 于 年 降 雨 量 的 70%集 中 在 6~9 月, 且流域 下垫 面 条 件 及 植 被 状 况 、温 度 、 湿 度 等 在 汛 期 各 月 间 差 别 较 大 , 使 得 流 域 降 雨 产 流机 制比较复 杂[1]。降雨量集 中, 降雨强度 大 , 历 时 短 , 使 北 方 地 区 降 雨 产 流 多 以 超 渗 产 流 为 主 , 但 由 于 北 方 地 区 植 被 差 , 耕 作 土 壤 层 薄 , 土 壤 缺 水 量 又 很 容 易 在 短 时 间 内 被 降 雨 入 渗 达 到 饱 和 而发生蓄满产流。因此既有蓄满产流又有超渗产 流, 给 北 方 地 区 的 降 雨 径 流 预 报 工 作 带 来 很 大 困 难[2- 3]。目前, 北方地区常用 的水文预报 方法有大 伙 房 模 型 及 降 雨 径 流 相 关 图 配 合 单 位 线 法 , 预 报 方 法 较 单 一 。 为 研 究 北 方 地 区 的 产 流 机 理 , 增 加 北 方 地 区 洪 水 预 报 方 法 , 本 文 分 别 选 用 大 伙 房 模 型 、新 安 江 模 型 对 北 方 地 区 大 伙 房 流 域 进 行 产 流 预 报 , 并 进 行 比 较 , 以 分 析 不 同 模 型 在 北 方 地 区 的适用性。 概念模型。模型的参数多半都在满足其物理意义 前 提 下 确 定 , 只 有 六 个 需 用 优 化 技 术 选 定 。 大 伙 房 模 型 的 产 流 预 报 模 型 将 下 垫 面 分 为 表 层 、下 层 和地下水蓄存三部分 , 计算公式如下: # a $ 1 S =a·S · !1- Sa /S0 1- m 0 a R=Pc +Sa - S0+ S0·%1- 若 Pc+Sma·S0 , 则: !Sm+Pc / !a·S0 R=P - (S - S ) c 0 a U =B·U·[1- (1- U /U )1/ B] n 0 a 0 B Y=R+Z2·Ua- Z2·U0+ Z2·U0·!1- 若 R+Z2·Un Z2·B·U0, 则: Y=R- Z2·U0- Z2·Ua Z2·Un +R Z ·B·U 2 0 Dn= B·D0·[1- (1- Ua /U0) U0 U0/ (B·D0) ] B Yu=R- Z1·D0·!1 + Z1·D0·!1 Z D0 U Z ·D +R a 1 n U0 1·B·D 模型简介 大伙房模型[4- 5] 大伙房流域模型( DH F) , 于 1973 年由 大伙房 1 1.1 0 若 R+Z1·Un Z1·B·U0, 则: Yu=R- Z1·D0·(1- Ua/U0)U0/ D0 U0 - K2· ·△t 水 库 管 理 局 提 出 的 。 模 型 由 两 部 分 组 成 , 一 是 八 参 数 超 渗 产 流 计 算 模 型 , 引 用 双 层 入 渗 曲 线 进 行 扣 损 计 算 , 并 以 抛 物 线 描 述 表 层 蓄 水 量 和 双 层 下 渗 率 的 分 布 状 况 ; 二 是 八 参 数 变 强 度 、变 汇 流 速 度的经验单位线汇流计算模型。这是一个集总性 D0 Z = 1- e 1 Z = 1- e- K2·△t 2 式 中 S —表 层 土 壤 存 储 量 ; U —下 层 土 壤 存 储 a a 量 ; P —流 域 平 均 时 段 降 雨 量 , 亦 称 雨 强 ; K —下 2 层下渗曲线 曲率系数; S —S a 的极值 , 即表 层蓄水 0 [收稿日期] 2006- 09- 08 [作者简介] 汪 魁 峰 (