第二章 新安江模型PPT课件
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最初提出的是二水源新安江模型， 80 年代中期，借鉴山坡水文学概念和 国内外产汇流理论方面研究成果，提
出了三水源新安江模型。
模型理论 与方法
蒸散发计算采用三层模型；产流计算 采用蓄满产流理论；用自由水蓄水库结构 将总径流划分为地表径流、壤中流和地下 径流三种；流域汇流采用线性水库；河道 汇流采用马斯京根分段连续演算或滞后演 算法。
按照蓄满产流的概念，采用蓄水容量面积分配曲线来考虑 土壤缺水量分布不均匀的问题。所谓蓄水容量面积分配曲线是： 部分产流面积随蓄水容量而变化的累计频率曲线。
应用蓄水容量面积分配曲线可以确定降雨空间分布均匀情 况下蓄满产流的总径流量。参数有流域平均张力水蓄水容量WM， 张力水蓄水容量曲线的方次 B，(不透水面积占全流域面积的比 值IM)。实践表明，对于闭合流域，流域蓄水容量面积分配曲线 采用抛物线型为宜，其线型为：
新安江模型各层次功能、计算方法和相应参数
2.3 模型计算
1、蒸散发计算
蒸散发计算采用三层模型，其参数有上层张力水蓄水容量
UM，下层张力水蓄水容量 LM，深层张力水蓄水容量 DM，流域平
均张力水蓄水容量 WM，蒸散发折算系数 KC，深层蒸散发系数C，
计算公式为： WM=UM+LM+DM W=WU+WL+WD E=EU+EL+ED
存在的主要问题： ①用FC划分水源是建立在包气带岩土结构为水平方向空
间分布均匀的基础上，这假定往往与实际情况不符。 ②用FC划分水源没有考虑包气带的调蓄作用，在某些流
域实际计算结果表明，壤中流的坡面调蓄作用有时比地面径 流大得多；直接进入地下水库没有考虑坡面垂向调节作用， 即包气带的调蓄作用；由于地表径流和壤中流的汇流规律和 汇流速度不同，两者合在一起采用同一种方法进行计算，常 会引起汇流的非线性变化。
EL=C×(EP-EU)，ED=0 若 WL<C×LM 且 WL<C×(EP-EU) 则
EL=WL，ED=C ×(EP-EU)-WL
2、 产流计算 产流计算中采用蓄满产流。蓄满是指包气带的土壤含水量 达到田间持水量。蓄满产流是指：降水在满足田间持水量以前 不产流，所有的降水都被土壤所吸收；降水在满足田间持水量 以后，所有的降水（扣除同期蒸发量）都产流。其概念就是设 想流域具有一定的蓄水能力，当这种蓄水能力满足以后，全部 降水变为径流，产流表现为蓄量控制的特点。湿润地区产流的 蓄量控制特点，解决了产流计算在这些地区处理雨强和入渗动 态过程的问题；而降雨径流理论关系的建立，解决了考虑流域 降雨不均匀的分布式产流计算问题。
第二章 新安江模型
新安江流域水系及站网分布图
模型研究过程
主
模型结构
要
内
模型计算
模型参数
容
模型评述
2.1 模型研究过程
一代大师 新安江先生
1973年，河海大学赵人俊教授领 导的科研组在编制新安江入库洪水预 报方案时，汇集了当时在产汇流理论 方面的研究成果，并结合大流域洪水 预报的特点，设计了国内第一个完整 的流域水文模型—新安江流域水文模 型（简称新安江模型）。
当时 PEFC时
RGFC(F f)FC(PR E)， RSRRG
当 PEFC时
RS0,RGR
（2-12)
从上可知，只要知道了 FC，就可将总径流量R划分为地面
径流 RS和地下径流量 RG。水源划分的关键是确定流域的稳定
下渗率FC。最常用的方法是在流量过程线上找出地面径流 RS的
终止点，据此分割出地下径流RG，然后试算出。
二水源的水源划分结构简单，计算与应用方便。但方法经
验性强，因为用一般分割地下径流的方法所分割出来的地面径
流实际上常常包括了大部分壤中流在内。国内外学者研究成果
表明，雨止至地面径流终止点之间的历时，实际上比较接近于
壤中流的退水历时，远远大于地面径流的退水历时。所以，稳
定下渗率的界面就不是在地面，而是在上土层和下土层之间。
模型广泛应用于中国湿润和半湿润地 区，效果良好。《流域水文模型-新安江模 型与陕北模型》获国家科技成果一等奖。
有时间请诸位读读 HillslHoypdeloro g y
等本学科的几部经典原著，以便对本学科
基本理论有一个全面的、系统的了解。
2.2 模型结构
为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响， 新安江模型的结构设计为分散性的，分为：蒸散发 计算，产流计算，分水源计算和汇流计算四个层次 结构。
AF
A
W M M
PEAW M M
R P E W M [(1 A)1 B (1 P E A )1 B ] W M M W M M
PEAW M M
RPE(W M W 0)
3、水源划分 按蓄满产流模型计算出的总径流量 R 中包括了各种径流成分， 由于各种水源的汇流规律和汇流速度不相同，相应采用的计算方 法也不同。因此，须进行水源划分。 （1）二水源 二水源的水源划分结构是根据霍尔顿的产流概念，用稳定下 渗率进行水源划分的，其计算公式为:
f 1(1 W' )B
F
WMM
对WLeabharlann Baidu积分：
W 0A 0(1F f)dW' A 0(1W W M M ' )BdW'
W 0W B M M 1[1(1W M AM)B1]
WM WMM B 1
AWMM1(1W WM 0 )11B
对总径流积分：
RP EAfdW ' P EA[1(1W ' )B]dW '
上层 (Upper layer)
下层 (Lower layer)
深层 (Deep layer)
EP=KC×Ew 具体计算为： 当 P+WU≧EP时，EU=EP，EL=0，ED=0 当 P+WU<EP时， EU=P+WU
若 WL>C×LM 则 EL=(EP-EU)×WL/LM ，ED=0 若 WL<C×LM 且 WL≧C×(EP-EU) 则
③对许多流域资料的分析表明，即使是同一流域，各次 洪水所分析出的也不相同，而且有的时候变化很大，很难进 行地区综合和在时空上外延，应用时任意性大，常造成较大 误差。
（2）三水源 三水源的水源划分结构应用了山
坡水文学的概念，去掉了FC，用自由 水蓄水库结构解决水源划分问题。
自由水蓄水库结构考虑了包气带的垂向调蓄作用。按蓄满 产流模型计算出的总径流量 R，先进入自由水蓄水库调蓄，再 划分水源。从图可见，产流面积上自由水蓄水库设置了两个出 口，一个为旁侧出口，形成壤中流RI；另一个为向下出口，形 成地下径流RG。
出了三水源新安江模型。
模型理论 与方法
蒸散发计算采用三层模型；产流计算 采用蓄满产流理论；用自由水蓄水库结构 将总径流划分为地表径流、壤中流和地下 径流三种；流域汇流采用线性水库；河道 汇流采用马斯京根分段连续演算或滞后演 算法。
按照蓄满产流的概念，采用蓄水容量面积分配曲线来考虑 土壤缺水量分布不均匀的问题。所谓蓄水容量面积分配曲线是： 部分产流面积随蓄水容量而变化的累计频率曲线。
应用蓄水容量面积分配曲线可以确定降雨空间分布均匀情 况下蓄满产流的总径流量。参数有流域平均张力水蓄水容量WM， 张力水蓄水容量曲线的方次 B，(不透水面积占全流域面积的比 值IM)。实践表明，对于闭合流域，流域蓄水容量面积分配曲线 采用抛物线型为宜，其线型为：
新安江模型各层次功能、计算方法和相应参数
2.3 模型计算
1、蒸散发计算
蒸散发计算采用三层模型，其参数有上层张力水蓄水容量
UM，下层张力水蓄水容量 LM，深层张力水蓄水容量 DM，流域平
均张力水蓄水容量 WM，蒸散发折算系数 KC，深层蒸散发系数C，
计算公式为： WM=UM+LM+DM W=WU+WL+WD E=EU+EL+ED
存在的主要问题： ①用FC划分水源是建立在包气带岩土结构为水平方向空
间分布均匀的基础上，这假定往往与实际情况不符。 ②用FC划分水源没有考虑包气带的调蓄作用，在某些流
域实际计算结果表明，壤中流的坡面调蓄作用有时比地面径 流大得多；直接进入地下水库没有考虑坡面垂向调节作用， 即包气带的调蓄作用；由于地表径流和壤中流的汇流规律和 汇流速度不同，两者合在一起采用同一种方法进行计算，常 会引起汇流的非线性变化。
EL=C×(EP-EU)，ED=0 若 WL<C×LM 且 WL<C×(EP-EU) 则
EL=WL，ED=C ×(EP-EU)-WL
2、 产流计算 产流计算中采用蓄满产流。蓄满是指包气带的土壤含水量 达到田间持水量。蓄满产流是指：降水在满足田间持水量以前 不产流，所有的降水都被土壤所吸收；降水在满足田间持水量 以后，所有的降水（扣除同期蒸发量）都产流。其概念就是设 想流域具有一定的蓄水能力，当这种蓄水能力满足以后，全部 降水变为径流，产流表现为蓄量控制的特点。湿润地区产流的 蓄量控制特点，解决了产流计算在这些地区处理雨强和入渗动 态过程的问题；而降雨径流理论关系的建立，解决了考虑流域 降雨不均匀的分布式产流计算问题。
第二章 新安江模型
新安江流域水系及站网分布图
模型研究过程
主
模型结构
要
内
模型计算
模型参数
容
模型评述
2.1 模型研究过程
一代大师 新安江先生
1973年，河海大学赵人俊教授领 导的科研组在编制新安江入库洪水预 报方案时，汇集了当时在产汇流理论 方面的研究成果，并结合大流域洪水 预报的特点，设计了国内第一个完整 的流域水文模型—新安江流域水文模 型（简称新安江模型）。
当时 PEFC时
RGFC(F f)FC(PR E)， RSRRG
当 PEFC时
RS0,RGR
（2-12)
从上可知，只要知道了 FC，就可将总径流量R划分为地面
径流 RS和地下径流量 RG。水源划分的关键是确定流域的稳定
下渗率FC。最常用的方法是在流量过程线上找出地面径流 RS的
终止点，据此分割出地下径流RG，然后试算出。
二水源的水源划分结构简单，计算与应用方便。但方法经
验性强，因为用一般分割地下径流的方法所分割出来的地面径
流实际上常常包括了大部分壤中流在内。国内外学者研究成果
表明，雨止至地面径流终止点之间的历时，实际上比较接近于
壤中流的退水历时，远远大于地面径流的退水历时。所以，稳
定下渗率的界面就不是在地面，而是在上土层和下土层之间。
模型广泛应用于中国湿润和半湿润地 区，效果良好。《流域水文模型-新安江模 型与陕北模型》获国家科技成果一等奖。
有时间请诸位读读 HillslHoypdeloro g y
等本学科的几部经典原著，以便对本学科
基本理论有一个全面的、系统的了解。
2.2 模型结构
为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响， 新安江模型的结构设计为分散性的，分为：蒸散发 计算，产流计算，分水源计算和汇流计算四个层次 结构。
AF
A
W M M
PEAW M M
R P E W M [(1 A)1 B (1 P E A )1 B ] W M M W M M
PEAW M M
RPE(W M W 0)
3、水源划分 按蓄满产流模型计算出的总径流量 R 中包括了各种径流成分， 由于各种水源的汇流规律和汇流速度不相同，相应采用的计算方 法也不同。因此，须进行水源划分。 （1）二水源 二水源的水源划分结构是根据霍尔顿的产流概念，用稳定下 渗率进行水源划分的，其计算公式为:
f 1(1 W' )B
F
WMM
对WLeabharlann Baidu积分：
W 0A 0(1F f)dW' A 0(1W W M M ' )BdW'
W 0W B M M 1[1(1W M AM)B1]
WM WMM B 1
AWMM1(1W WM 0 )11B
对总径流积分：
RP EAfdW ' P EA[1(1W ' )B]dW '
上层 (Upper layer)
下层 (Lower layer)
深层 (Deep layer)
EP=KC×Ew 具体计算为： 当 P+WU≧EP时，EU=EP，EL=0，ED=0 当 P+WU<EP时， EU=P+WU
若 WL>C×LM 则 EL=(EP-EU)×WL/LM ，ED=0 若 WL<C×LM 且 WL≧C×(EP-EU) 则
③对许多流域资料的分析表明，即使是同一流域，各次 洪水所分析出的也不相同，而且有的时候变化很大，很难进 行地区综合和在时空上外延，应用时任意性大，常造成较大 误差。
（2）三水源 三水源的水源划分结构应用了山
坡水文学的概念，去掉了FC，用自由 水蓄水库结构解决水源划分问题。
自由水蓄水库结构考虑了包气带的垂向调蓄作用。按蓄满 产流模型计算出的总径流量 R，先进入自由水蓄水库调蓄，再 划分水源。从图可见，产流面积上自由水蓄水库设置了两个出 口，一个为旁侧出口，形成壤中流RI；另一个为向下出口，形 成地下径流RG。