基于栅格的分布式新安江模型构建与分析(硕士论文)

栅格型新安江模型的参数估计及应用姚成;纪益秋;李致家;刘开磊【摘要】Based on the theory of the Xin'anjiang model and one-dimensional diffusion wave model, the grid-based Xin anjiang model (the Grid-Xin' anjiang model) was developed. This model regarded the grid DEM as the computational element, and the generated runoff of each element was divided into three components, the surface runoff, interflow, and groundwater runoff, which were routed using the cell-to-cell diffusion wave flow routing method according to the computational order of each grid cell in the DEM. During the calculation of the runoff generation and runoff concentration, the water exchange between grids and the influence of the river drainage network were taken into consideration. Based on the underlying surface conditions, including the topography, and the types of soil and vegetation in the study basin, a method for parameter estimation of the model was proposed and verified. The model was applied to the Tunxi Basin in Anhui Province for flood simulation and produced favorable results.%根据新安江模型与一维扩散波模型理论,构建了基于栅格的新安江( Grid-Xin' anjiang)模型.该模型以DEM栅格为计算单元,将每个单元的产流量划分为地表径流、壤中流以及地下径流3种水源,最后再根据栅格间的汇流演算次序,利用扩散波汇流方法依次将各种水源演算至流域出口.模型在进行产汇流计算时,考虑了栅格之间的水量交换以及河道排水网络的影响.以流域地貌特征、土壤及植被类型等下垫面条件为基础,研究了模型参数的估计方法,并对其进行了验证.将模型用于安徽省屯溪流域的洪水模拟,取得了良好的应用效果.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)001【总页数】6页(P42-47)【关键词】栅格型新安江模型;新安江模型;扩散波模型;参数估计;洪水模拟;屯溪流域【作者】姚成;纪益秋;李致家;刘开磊【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;南通市港闸区幸福街道办事处,江苏南通226012;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P333.1基于栅格的分布式水文模型是目前水文研究的热点之一.1969年,Freeze等[1]发表的“一个具有物理基础数值模拟的水文响应模型的蓝图(FH69蓝图)”被认为是分布式水文模型研究的开始.过去受制于技术的限制,许多流域信息、特征不能及时准确地获得,地理信息无法及时准确地获得和使用,使得分布式水文模型发展缓慢.而数字高程模型(DEM)的出现为分布式水文模型的构建创造了条件,分布式水文模型取得了飞速发展.比较具有代表性的分布式和半分布式流域水文模型有SHE[2],TOPKAPI[3]和TOPMODEL[4]模型等.随着信息、遥感、计算机等技术的发展,基于DEM的分布式水文模型以其充分考虑水文要素和各种参数空间变化的特点正成为水文模型的发展趋势,而新安江模型[5]作为一个半分布式的概念性模型,自研制以来,就得到了广大学者的认同,在中国的洪水预报中也得到了广泛成功的应用,因此研究栅格型新安江模型具有一定的现实意义[6-7].本研究利用DEM,提取了水文模拟与参数估计所需要的流域地貌特征,并根据新安江模型与扩散波模型理论,构建了栅格型新安江(Grid-Xin'anjiang)模型.同时,本文结合土壤类型、植被覆盖及利用等信息,对空间变化模型参数的估计方法进行了一定的研究与验证,并将Grid-Xin'anjiang模型应用于安徽省屯溪流域洪水模拟计算.1 Grid-Xin'anjiang模型原理Grid-Xin'anjiang模型以流域内每个DEM栅格作为计算单元,并假设在栅格单元内的降雨和地貌特征、土壤类型以及植被覆盖等下垫面条件空间分布均匀,模型只考虑各个要素在不同栅格之间的变异性.Grid-Xin'anjiang模型先计算出每个栅格单元的植被冠层截留量、河道降水量和蒸散发量,然后再计算出栅格单元的产流量,并采用自由水蓄水库结构对其进行水源划分,即划分为地表径流、壤中流以及地下径流3种水源,最后再根据栅格间的汇流演算次序,依次将各种水源演算至流域出口.在进行次洪模型计算时,采用一维扩散波模型,且假设在原来的坡地栅格内也存在一个“虚拟河道”,每个栅格单元的壤中流和地下径流直接流入河道,采用河道汇流的计算方法,则栅格间的扩散波汇流演算只包括坡面汇流和河道汇流2种方式.考虑到日径流模拟时对汇流演算精度要求不高且时间步长较大,为了增加模型的运行效率,Grid-Xin'anjiang模型采用简便的线性水库法和滞后演算法进行栅格间汇流计算.1.1 植被冠层截留植被冠层截留是指降雨在植被冠层表面的吸着力、承托力及水分重力、表面张力等作用下储存于其表面的现象[8].在一次降雨过程中,植被冠层对降雨的累积截留量[9]可表示为式中:I cum——植被冠层的累积截留量;f lc——植被覆盖率;P cum——累积降雨量;C vd——植被密度的校正因子;S cmax——植被冠层的截留能力,即植被冠层的最大截留量.1.2 河道降水假设在每一个河道栅格内,降雨分布均匀,河道形状不发生改变,则可以根据栅格单元内河道部分所占的面积比例进行河道降水的计算.河道降水I ch可表示为式中:L ch——河道长度;W ch——河道断面最大过水面积所对应的水面宽;A gr——栅格单元的面积;P——时段降雨量.其中,L ch W ch表示河道所占面积.对于流域内的坡地栅格,即使有“虚拟河道”存在,也不考虑河道降水的影响,即在坡地栅格上I ch=0.1.3 蒸散发将每个栅格单元内的土壤分为上层、下层和深层3层,每一层对应的张力水蓄水容量分别为 W UM,W LM和W DM.在栅格单元实际蒸散发计算时,冠层截留量按蒸散发能力蒸发,当截留水量小于蒸散发能力时,则采用3层蒸散发模型[10].1.4 单元产流及分水源土壤蓄满表示的是土壤含水量达到田间持水量,而不是饱和含水量.新安江模型引进张力水蓄水容量分布曲线来考虑土壤含水量面上分布不均的问题,而在Grid-Xin'anjiang模型中,由流域地貌特征以及土壤、植被等下垫面条件来确定任意一个栅格单元的张力水蓄水容量W M,而在栅格单元内暂不考虑张力水含水量分布不均的问题.将计算时段内栅格单元的实测降雨先扣除相应时段的蒸散发、植被冠层截留、河道降水后,再考虑上游入流是否补足当前单元的土壤含水量,即可得到实际用于产流计算的时段雨量P e.当P e≤0或P e+W0≤W M时,R=0;当 P e+W0＞W M时,R=P e+W0-W M.其中:R为时段产流量;W0为栅格单元实际的张力水含量.在Grid-Xin'anjiang模型中,任意栅格单元内的产流量R均被划分为3种水源:地面径流R s、壤中流R i和地下径流R g.所需参数包括表层土自由水容量S M、表层自由水含量对壤中流的出流系数K i、表层自由水含量对地下水的出流系数K g.1.5 汇流演算Grid-Xin'anjiang模型在进行短时段栅格间扩散波汇流演算时,假设任意栅格单元都由坡地和河道组成,即原来的坡地栅格上也存在一个“虚拟河道”,地下径流与壤中流都直接汇入河道或“虚拟河道”中,因此栅格间的汇流就由坡面汇流及河道汇流组成,均采用扩散波模型.在模型进行产汇流计算时,考虑了栅格间的水量交换问题以及河道排水网络的影响.即:如果当前计算单元的土壤含水量处于未蓄满状态,则上游栅格的入流量首先补充当前栅格的土壤含水量,直至其蓄满为止;如果当前栅格有河道存在,则地表径流的出流量将先按一定的比例汇入河道,然后再汇至下游栅格. Grid-Xin'anjiang模型的坡面水流以及河道水流运动均利用一维扩散波方程组来描述,在进行栅格间汇流演算时,坡面水流运动方程需在每个栅格单元上进行离散,其中的连续性方程为式中:h s——坡面水流的水深;t——时间;A gc——栅格单元的面积;Q s——栅格单元的地表径流流量;Q sout——栅格单元的地表径流出流量;Q sup——上游栅格入流量.本文采用基于两步MacCormack算法[11-12]的二阶显式有限差分格式进行坡面与河道水流扩散波方程组的求解.2 研究流域概况选用湿润地区的屯溪流域作为研究流域.该流域位于安徽省境内皖南山区,流域面积为2692.7 km2.屯溪流域地势西高东低,最大、最小以及平均海拔高程分别为1398m,116m,380m,相对高差较大.该流域雨量充沛,多年平均降雨量约为1800mm,降水在年内年际分配极不均匀,汛期内的降雨量一般占年总雨量的60%以上.屯溪流域内植被良好,主要包括常绿针叶林、落叶阔叶林、混合林、森林地、林地草原、牧草地与作物地,土壤类型主要为黏壤土.本研究采用USGS提供的精度为1km(30″)的DEM高程数据提取了屯溪流域的地形地貌特征.屯溪流域水系及站点分布见图1.图1 屯溪流域水系及站点分布Fig.1 River network and distribution of gauging stations in Tunxi Basin3 Grid-Xin'anjiang模型参数估计3.1 蒸散发参数在湿润流域,平均的上、下层张力水容量一般可以取20mm与60mm,而整个包气带张力水容量常以120mm作为估值[5,10].以此为基础,对与屯溪流域W UM与W LM的估计分别取W UM≈0.167W M;W LM≈0.5W M.参数C与栅格单元的植被覆盖率有关,在植被密集地区可取0.18,因此可令C=0.18f lc,f lc可通过相关公式求得.本研究暂未考虑蒸散发折算系数K在不同栅格单元的高程修正问题,而是认为它在流域内空间分布均匀,因此该参数主要与测量水面蒸发所用的蒸发器有关.对于国内普遍采用的E-601蒸发器而言,可取K≈1.3.2 产流及分水源参数单元产流及分水源计算中W M与S M[13]可表示为式中:W M——栅格单元张力水蓄水容量;S M——栅格单元自由水蓄水容量;θs——饱和含水量;θfc——田间持水量;θwp——凋萎含水量;L a——包气带厚度;L h——腐殖质土层厚度.式(4)与式(5)中的θs,θfc,θwp均可以根据栅格单元的土壤类型通过查土壤参数统计表获取,因此只要知道每个栅格单元的L a与L h即可获得W M与S M在流域的空间分布.在自然界中,影响包气带厚度的因素较多,很难进行直接推求.L a与 L h 可通过与地形指数及土壤类型对应的土壤水分常数进行估算,可假定地形指数大的地方包气带较薄而地形指数小的地方包气带较厚.这与实际情况基本相符.一般而言,在湿润地区地形指数大的地方大多位于河道附近,而这些区域的地下水埋深较浅,包气带相对较薄;相反,地形指数小的地方基本位于流域的上游山坡,远离河道,包气带相对较厚.因此,可以假设流域上地形指数最大的栅格单元对应的张力水蓄水容量最小,而地形指数最小的栅格单元对应的张力水蓄水容量最大.图2为估计的屯溪流域包气带厚度以及腐殖质土厚度的空间分布.图2 屯溪流域土壤厚度分布Fig.2 Distribution of thickness of soil in Tunxi BasinK i与K g这2个参数属于并联参数,其和K i+K g代表的是自由水出流的快慢,应与单元的土壤类型有关,而自由水指的是饱和含水量与田间持水量之间那部分可以在重力作用下自由流动的水,因此可以将θs与θfc作为衡量自由水出流快慢的指标.K i/K g表示的是壤中流与地下径流的比,此比值可以通过θwp来反映[14].具体计算公式为式中:m oc——自由水出流综合影响因子;m r——自由水出流校正系数,根据已有研究成果,在估计模型参数时,可以取m r=1.m oc可直接通过新安江模型分水源中的结构性约束(K i+K g=0.7)[5]选取.具体步骤是:先给m oc赋予一初值,然后根据每个栅格单元的土壤类型由土壤参数统计表和式(6)确定栅格单元对应的K i+K g,再统计出流域内所有栅格K i+K g的均值并与0.7进行比较,由此对m oc进行调整,使其尽量满足该结构性约束.3.3 汇流参数当Grid-Xin'anjiang模型进行扩散波汇流演算时,模型参数的估计主要是基于流域地貌特征以及河道断面信息.其中,坡面汇流的曼宁糙率系数n h根据栅格单元的植被类型由植被参数统计表确定.而每个栅格单元河道(包括虚拟河道)汇流的曼宁糙率系数n c[15]由下式进行计算:式中:A d——栅格单元的上游汇水面积,km2;S oc——河道坡度,可由DEM提取得到;n0——系数,n0可以由流域出口点的糙率及坡度代入式(7)反算出.地表径流汇入河道的比例也是在生成的研究流域水系基础上,采用面积比例法进行计算[7].在判断河道形状时,主要是根据流域内实测站点的断面数据,反演出每一栅格单元的河道形状.以屯溪流域为例,定义某一断面宽度指数α,考虑到随着上游汇水面积的增加,越到流域下游其河道过水断面面积应该越大,且变化比较明显,因此可认为α在流域内应当是变化的,即河道断面的尺寸是空间变化的.根据流域内已有的实测断面资料分析,即可获得α的空间分布.4 应用结果分析屯溪流域具有1982—2001年以及2006年的日降雨资料,有40场洪水的时段降雨资料,屯溪出口站有对应的流量资料.本文将1982—1995年的日资料和对应的次洪资料用于模型参数的率定,剩余资料用于模型参数的检验,对于模型参数估计方法的验证采用率定期资料进行,对于屯溪流域降雨资料的空间插值采用距离平方反比法.采用率定期内的资料对模型估计参数进行验证.其中,日模型模拟的径流深以及洪峰相对误差的合格率分别为100%和79%,平均相对误差水平分别为3.7%和12.6%,确定性系数的均值为0.91.次洪模型模拟的径流深、洪峰相对误差以及峰现时差的合格率分别为91%,48%和83%,平均相对误差水平分别为9.1%,19.9%和2.2h,确定性系数的均值为0.87.图3为应用估计参数模拟的2次洪水过程线比较.图3 Grid-Xin'anjiang次洪模型估计参数模拟结果比较Fig.3 Comparison ofestimated parameters of Grid-Xin'an jiang model for floods由估计参数的模拟结果可以看出,根据土壤、植被及地貌等下垫面条件估计出的Grid-Xin'anjiang日模型参数值较为合理,对于屯溪流域率定期内的日径流模拟精度较高,因此直接将日模型的参数估值用于该流域检验期内的日径流模拟,检验期内模拟的径流深与洪峰相对误差合格率均为91%,平均相对误差水平分别为10.1%和7.0%,确定性系数的均值为0.90.对于Grid-Xin'anjiang次洪模型而言,需要率定检验的主要是扩散波汇流方法中的坡面糙率系数n h,率定方法选择人工试错法.对于次洪模型中其他参数则不再进行率定.通过率定扩散波汇流方法的糙率系数,对于率定期内洪水而言,Grid-Xin'anjiang次洪模型模拟的径流深、洪峰和峰现时间的平均相对误差水平分别为7.7%,7.9%和1.8 h;合格率分别为96%,96%和91%,确定性系数的均值为0.91.对于检验期内洪水而言,Grid-Xin'anjiang次洪模型模拟的径流深、洪峰和峰现时间的平均相对误差水平分别为8.0%,9.7%和2.6h;合格率均为94%,确定性系数的均值为0.90,模拟结果较好.图4为应用率定参数模拟的2次洪水过程线比较.图4 Grid-Xin'anjiang次洪模型率定参数模拟结果比较Fig.4 Com parison of calibrated parameters of Grid-Xin'an jiang model for floods5 结语以新安江蓄满产流模型与一维扩散波汇流模型为基础,构建了适用于湿润流域的分布式Grid-Xin'anjiang模型,并在模型进行产汇流计算时,考虑了栅格间的水量交换问题以及河道排水网络的影响.根据流域的地貌特征、土壤类型及植被覆盖等下垫面特性,对基于物理机制的模型参数估计方法进行了一定的研究与验证.从Grid-Xin'anjiang模型在屯溪流域的应用情况可以看出,模型的应用效果较好,模拟精度较高.为了使Grid-Xin'anjiang模型可以更好地应用于不同类型的流域,还应当加入超渗产流、融雪模型等其他水文过程的计算方法,对于栅格间壤中流与地下径流的汇流演算方法也有待进一步改进.为了使模型更好地用于缺乏资料地区的洪水模拟及预报,还需要进一步加强对模型的应用研究,开展模型在其他流域以及与其他模型应用的对比分析,同时也需要进一步完善模型参数的估计方法.参考文献:【相关文献】[1]FREEZE R,HARLAN R.Blueprint for a physically-based,digitally-simulated hydrologic response model[J].Journal of Hydrology,1969,9:237-258.[2]ABBOTT M,BATHURST J,CUNGE J,et al.An introduction to the European Hydrological System-Système Hydrologique Européen,“SHE”,1:history and philosophy of a physically-based,distributed modelling system[J].Journal of Hydrology,1986,87:45-59. [3]TODINI E,CIARAPICA L.The TOPKAPI model[M]//SINGH V.Mathematical models of large watershed hydrology.Colorado:Water Resources Publications,2001:471-504.[4]BEVEN K,KIR KBY M.A physically based variable contributing area model of basin hydrology[J].Hydrology Science Bulletin,1979,24(1):43-69.[5]赵人俊.流域水文模拟[M].北京:水利电力出版社,1984.[6]李致家,姚成,汪中华.基于栅格的新安江模型的构建和应用[J].河海大学学报:自然科学版,2007,35(2):131-134.(LI Zhijia,YAO Cheng,WANG Zhong-hua.Development and application of grid-based Xin'anjiang model[J].Journal of Hohai University:Nature Sciences,2007,35(2):131-134.(in Chinese))[7]YAO Cheng,LI Zhi-jia,BAO Hong-jun,et al.Application of a developed Grid-Xin'anjiang model to Chinese watersheds for flood forecasting purpose[J].Journal of Hydrologic Engineering,2009,14(9):923-934.[8]芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水电出版社,2004.[9]ASTON A.Rainfall intercep tion by eight small trees[J].Journal ofHydrology,1979,42:383-396.[10]赵人俊,王佩兰.新安江模型参数的分析[J].水文,1988(6):2-9.(ZHAO Ren-jun,WANG Pei-lan.Analysis of the parameters of the Xin'anjiang model[J].Journal of China Hydrology,1988(6):2-9.(in Chinese))[11]MACCORMACK R.Numerical solution of interaction of shock wave with laminar boundary layer[J].Lecture Notes in Physics,1971,8:151-163.[12]WANG M,HJELMFELT A.DEM based overland flow routing model[J].Journal of Hydrologic Engineering,1998,3(1):1-8.[13]李致家.水文模型的应用与研究[M].南京:河海大学出版社,2008.[14]KOREN V,SMITH M,WANG D,et e of soil property data in the derivation of conceptual rainfall-runoff model parameters[C]//Proceedings of the 15th Conference on Hydrology.Long Beach:AMS,2000:103-106.[15]KOREN V,REED S,SMITH M,et al.Hydrology laboratory research modeling system(HL-RMS)of the national weather service[J].Journal of Hydrology,2004,291:297-318.。

新安江模型在资水流域的应用
吴德波
【期刊名称】《黄河水利职业技术学院学报》
【年(卷),期】2012(024)002
【摘要】选取资水流域新宁水文站以上集水面积为研究区域,基于空间分辨率为30 s的数字高程模型数据,构建数字流域水系,进行子流域划分,生成流域水系拓扑关系.在资水流域新宁站控制面积上,应用新安江模型,选取1980～1985年作为模型的率定期,2001～2003年作为模型的验证期,进行日径流过程模拟；选取12场洪水作为率定场次洪水,6场洪水作为验证场次洪水,进行次洪径流过程模拟.从实际模拟的总体效果看,该流域与新安江模型模拟效果较好.
【总页数】3页(P7-9)
【作者】吴德波
【作者单位】黄河水利委员会水文局,河南郑州450004
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.65
【相关文献】
1.TOPMODEL在珠江流域布柳河流域的应用及其与新安江模型的比较 [J], 邓鹏;李致家;谢帆
2.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌
3.基于栅格的新安江模型在滦河流域的构建与应用 [J], 厉治平;范辉;徐嘉
4.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌
5.半分布式新安江模型在石家庄西部山区小流域洪水预报中的应用 [J], 刘郁
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新安江模型评述宫兴龙1（1.东北农业大学水利学院、黑龙江、哈尔滨 150030）摘要：针对目前对新安江模型构建的机理和使用条件不是十分清楚的情况（目的），本文从新安江模型的面雨量算法的适用性、蓄水容量曲线的选取、产流机制、产流方法、汇流机理和汇流方法等六方面对新安江模型进行深入的分析。

（方法）对目前新安江模型使用情况进行汇总和归纳出新安江使用情况。

（方法）文章介绍了近年来新安江模型在结构、理论方法及应用等方面取得的进展，认为新安江模型是一个不断发展的模型理论体系。

（结论）本文可以为应用新安江模型给提供参考，也为评述水文模型提供了方法。

（意义）关键词：新安江模型；产流；汇流；模型应用英文名称GONG xinglong1（1．School of Water Conservancy and Construction Northeast Agricultural University，Haerbin，150030）Abstract:Key words:1.引言1973年，河海大学赵人俊教授领导的研究组在编制新安江入库1作者简介(小5黑)：姓名（出生年份-），性别，××省××市（县）人，职务，学历。

主要从事××××方面研究。

E-mail：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，以下简称新安江模型。

最初研制的是二水源新安江模型，80年代中期，借鉴山坡水文学的概念和国内外产汇流理论的研究成果，提出了三水源新安江模型。

（简要叙述一下模型的构建过程）新安江被水文学家和学者广泛的应用和改进[1]。

（说明模型应用比较广泛、模型非常重要或模型对学科有指导意义等）虽然新安江模型被广泛的使用，但很多学者在应用时新安江模型时，对该模型构建的机理和使用条件认识不是十分清楚，在应用常常出现效果不好情况，针对这种情况本文对新安江模型构建和使用情况进行了一个深入的分析。

网格化分布式新安江模型并行计算算法随着计算机技术的发展和应用需求的增加，分布式计算系统在实践中得到了广泛的运用。

如何利用分布式计算系统高效地实现对新安江模型进行计算是当前研究的热点之一。

本文将介绍一种基于网格化分布式计算的新安江模型并行计算算法，该算法通过合理的任务划分和数据通信机制的设计，实现对新安江模型的快速计算。

一、引言新安江模型是一种经典的水文模型，用于模拟和预测河流的径流过程。

在实际应用中，对于大规模的河流系统，传统的串行计算方法往往效率低下，无法满足实时性和精度要求。

将新安江模型应用于分布式计算系统中，将大大提高计算效率。

二、算法设计1. 网格化分布式计算架构为了将新安江模型应用于分布式计算系统中，首先需要设计合适的计算架构。

本文采用网格化架构，将计算区域划分成均匀的网格单元，并将每个网格单元分配到不同的计算节点上。

这样可以实现对于不同区域的并行计算，提高整体计算效率。

2. 任务划分在网格化架构中，需要将整个计算过程划分成多个子任务，分配给不同的计算节点进行并行计算。

任务划分的关键是合理划定每个子任务的计算区域，以及确定子任务之间的数据依赖关系。

本文采用均匀划分的策略，将整个计算区域平均分配给不同的计算节点，并通过数据通信机制进行数据交换和同步。

3. 数据通信在并行计算过程中，不同计算节点之间需要进行数据通信，以实现数据的交换和共享。

本文采用消息传递机制，通过发送和接收消息来完成节点之间的数据通信。

每个计算节点计算完成后，将计算结果发送给相邻的节点，接收相邻节点的计算结果后进行数据合并，并进行下一轮的计算。

三、实验与结果分析为了验证所提出的算法设计的有效性，本文进行了一系列的实验。

实验结果表明，网格化分布式新安江模型并行计算算法在不同规模的计算任务中都具有较好的计算效率和可扩展性。

并且，随着计算节点数量的增加，算法的计算时间近似线性减小，说明算法能够充分利用分布式计算系统的计算资源。

一种新安江模型中土壤水蓄水容量空间分布的计算方法孔凡哲，宋晓猛（中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116）摘要：首先构建一个以自然子流域为计算单元的分布式水文模拟系统，每一个计算单元内，利用土壤水蓄水容量曲线表示张力水的空间分布，在单元之间，认为坡度大的单元土壤层厚度和蓄水容量小，同样的降雨先产流。

通过建立计算单元蓄水容量与地形坡度间的关系，考虑了地形坡度对产流的影响。

在淮河流域上游大坡岭流域的应用结果表明，所用方法得到了理想的模拟结果。

关键词：新安江模型；土壤水蓄水容量；空间分布中图分类号：P334+.92文献标识码：A文章编号：1000-0852(2011)05-0001-05自从新安江模型[1] 建立以来，不仅在国内得到了广泛的应用，而且在国外也有着重要的影响[2]。

随着分布式模拟技术的不断发展，新安江模型的核心内容产流和汇流，在分布式模拟系统的计算单元中广泛应用。

李致家等[3] 利用DEM 栅格作为计算单元建立了基于栅格的分布式新安江模型。

地形特征不但影响流域内的汇流过程，而且影响着径流的形成特性[4-5]。

文献[6] 提出了考虑地形坡度和计算单元特性的汇流参数计算方法，并得到了理想的模拟结果。

在产流方面，新安江模型采用了张力水蓄水容量曲线[1,7]以统计学的方式考虑流域内下垫面特别是土壤特性的空间分布不均匀性。

容量曲线中有一个流域的平均参数，即流域平均张力水蓄水容量WM，WM值可以通过率定等方法得到。

WM 对模拟结果影响很大，一方面影响到初始土壤湿度的计算结果，另一方面，在初始土壤湿度相同的条件下，直接影响到计算的产流量。

在分布式模拟系统中，如何获得各计算单元的WM 是不得不面临的问题。

如果直接利用流域平均蓄水容量，等同于没有考虑地形坡度对土壤特性，特别是土壤厚度对WM 或者说对产流的影响。

本文以淮河流域上游大坡岭水文站以上为研究区域，就如何计算单元WM 进行初步研究。

新安江模型简介1根据文献[1]，新安江模型为一个分散式模型，考虑到降雨的空间分布不均匀性，利用泰森多边形对流域进行离散，每一个多边形中有一个雨量站。

网格化分布式新安江模型并行计算方法新安江模型是一种经典的水文模型，广泛应用于洪水预报和水资源评价等领域。

随着计算能力的提升和大数据技术的发展，将新安江模型在分布式计算环境下进行并行计算，可以大幅提高计算效率和准确性。

本文将介绍一种基于网格化分布式计算的新安江模型并行计算方法，以应对大规模水文数据处理和分析的挑战。

一、引言随着气候变化和城市化进程的加快，洪水成为人们关注的焦点之一。

准确预测和评估洪水的规模和影响对于防灾救灾具有重要意义。

新安江模型是一种基于水文数据的动态模拟方法，可以模拟洪水的形成和水位的变化。

但是，由于水文数据庞大且计算量大，传统的串行计算方法无法满足实时处理的需求。

二、新安江模型新安江模型基于水文要素和水动力方程，通过模拟降雨入渗、径流形成和演进等过程来预测流域的洪水情况。

该模型主要包括降雨生成模型、产流模型和汇流计算模型三个主要组成部分。

在传统的串行计算方法中，这三个模型按照顺序进行计算，计算效率较低。

三、并行计算方法为了提高新安江模型的计算效率，本文提出了一种基于网格化分布式计算的并行计算方法。

该方法将流域划分为多个网格，每个网格都在独立的计算节点上进行计算。

首先，各个计算节点并行执行降雨生成模型，根据降雨数据生成各个网格的降雨输入。

然后，各个网格按照产流模型进行计算，产生各个网格的径流输出。

最后，将各个网格的径流汇总，通过汇流计算模型得到流域的洪水情况。

通过并行计算，可以将计算时间大幅缩短，提高计算效率。

四、分布式计算环境网格化分布式新安江模型并行计算方法需要部署在分布式计算环境中，以实现各个节点之间的通信和数据交互。

通常，该计算环境需要包括主节点和多个计算节点。

主节点负责任务的分配和结果的汇总，而计算节点则执行具体的计算任务。

为了实现节点之间的通信，可以使用消息传递接口（MPI）等相关技术。

五、实验结果与分析为了验证网格化分布式新安江模型并行计算方法的有效性，我们在某个流域的水文数据上进行了实验。

新安江模型在富水水库流域洪水预报中的应用
张波;马得莲;包为民;陈翔
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2010()4
【摘要】基于富水水库流域特性,采用新安江三水源模型建立了富水水库流域洪水预报模型和方案,论证了产流方式,分析了水库流域洪水预报特殊性,并率定了模型参数。

实例结果表明,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴。

【总页数】4页(P49-51)
【关键词】新安江模型;日模型;次洪模型;参数率定;水库流域洪水预报
【作者】张波;马得莲;包为民;陈翔
【作者单位】河海大学水文水资源学院;温州珊溪水利经济发展有限责任公司【正文语种】中文
【中图分类】TV122;P338
【相关文献】
1.基于新安江模型的富水水库入库洪水预报方案研究 [J], 易海;钟凰;
2.新安江三水源模型在柘林水库流域洪水预报中的应用 [J], 曾新伟;张梦瑞
3.基于新安江模型的富水水库入库洪水预报方案研究 [J], 易海[1];钟凰[1]
4.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌
5.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

新安江模型在乌江独木河流域的应用与改进郝庆庆;陈喜【摘要】In order to improve the simulation precision of the Xin' anjiang model in karst areas, the model was used to simulate runoff in the Dumu Watershed for a case study. According to the simulation results and the distinguishing hydrological characteristics of karst areas, three assumptions were proposed to improve the Xin'anjiang model. The first assumption, that is, that the three-layer evapotranspiration structure is changed to a two-layer one, was verified. The comparison results show that the average coefficient of determination of the improved model was 0.02 higher than that of the unimproved model, and the improved model could be used to analyze runoff in similar regions.%为了提高新安江模型在喀斯特地区的模拟精度,以贵州独木河流域为研究对象,使用新安江模型对该流域进行了径流模拟研究.根据模拟分析结果和岩溶地区独特的水文特征,提出了改进新安江模型的3种设想,并对第1种设想(3层蒸散发结构改为2层蒸散发结构)进行了验证.对比分析结果表明,改进后模拟结果的平均确定性系数比改进前的高0.02,改进后的新安江模型可供类似地区的径流分析借鉴.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)001【总页数】4页(P109-112)【关键词】贵州喀斯特地区;独木河流域;径流模拟;新安江模型;模型改进【作者】郝庆庆;陈喜【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P333新安江模型[1-2]是一个分单元、分水源、分阶段,具有分布参数的完整的概念性降雨径流模型,适用于湿润与半湿润地区,具有概念清晰、结构合理、调参方便和计算精度较高等优点.模拟计算主要分为蒸散发、产流、分水源和汇流4个阶段.其中:蒸散发计算采用3层蒸散发模型;产流计算采用蓄满产流模型;径流划分为地表径流、壤中流和地下径流3种水源,径流划分采用了自由水蓄水库法;汇流计算中,地表径流汇流计算采用无因次单位线法,壤中流和地下径流汇流计算采用线性水库法,河道汇流计算则采用马斯京根分段连续演算法[2].本文的研究对象独木河流域地处西南喀斯特地区.该区为连片裸露碳酸岩面积最大和生态最脆弱的地区[3-4],虽然降水较多,但时空分布不均且下垫面情况复杂.根据岩溶地区独特的水文地质特性[5]以及三水源新安江模型应用于岩溶地区的模拟结果分析,笔者提出了改进新安江模型的3种设想[6],并验证了第1种改进方法.1 模型的应用研究区为贵州省内乌江流域的支流——独木河流域,面积1485km2.该流域内共有下湾、昌明和六广3个站点.1.1 日模拟采用独木河流域1973—1979年的水文资料率定日模参数,1980—1983年的水文资料检验日模参数,缺失的部分资料移用邻近水文特征相似站点的来代替.日模参数[7]的率定顺序为蒸散发折算系数K→表层土自由水蓄水容量SM和表层土自由水蓄水库对地下水的出流系数KG与表层土自由水蓄水库对壤中流的出流系数KI的比值KG/KI→地下径流的消退系数CG→壤中流的消退系数CI.率定蒸散发折算系数K时以径流深绝对误差为目标函数[8],计算公式为式中:ΔRi——第 i年径流深的绝对误差——n年径流深绝对误差的平均值;n——资料的年数.率定其他参数时[9],为减少洪水高水部分误差的作用,突出低水部分的作用,以误差的对数为目标函数,通过使流量过程线对数误差绝对值的平均值最小的方法来优选参数.式中:Q(j)——实测日平均流量;Q′(j)——计算日平均流量;f(i)——第 i年的流量过程线对数误差的绝对值——n年流量过程线对数误差绝对值的平均值.计算结果见表1和表2.表1 率定年份日模模拟结果Table 1 Daily simulation results in calibration years年份降雨量/mm水面蒸发量/mm实测径流深/mm计算径流深/mm径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数1973 1083 718 605.3 612.6 7.3 1.2 0.763 1974 1425 1191 664.0 679.3 15.3 2.3 0.693 1975 1127 1240 396.6 382.7 -13.9 -3.5 0.807 1976 1621 1267 804.3 830.7 26.4 3.3 0.707 1977 1508 938 882.7 875.1 -7.6 -0.9 0.711 1978 1170 1280 455.8 439.4 -16.4 -3.6 0.649 1979 1344 1111 755.9 744.7 -11.2 -1.5 0.798表2 检验年份日模模拟结果Table 2 Daily simulation results in examiningyears年份降雨量/mm水面蒸发量/mm实测径流深/mm计算径流深/mm径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数1981 1117 1004 473.9 464.0 -9.9 -2.1 0.728 1982 1302 1062 565.7 571.2 5.5 1.0 0.654 1983 1279 1023 572.9 579.3 6.4 1.1 0.531分析表1和表2结果可知:(a)率定得到的日模参数对多年来说是最优的,对于有些年份的模拟结果很好,而对于另外一些年份的模拟结果相对较差;(b)新安江模型没有考虑随着时间推移下垫面的变化以及人类活动的影响,是造成模拟误差的一个原因;(c)在极值处的预报结果相对较差,计算峰值基本都小于实测峰值,这可能是流域下垫面特性、模型概化、参数率定以及水文资料等因素综合作用及相互影响的结果;(d)个别年份(如1983年)出现计算峰值明显高于实测峰值的现象,这可能是抽水等人为因素造成的;(e)所研究流域面积较小,如果存在不闭合量,不闭合量占总径流量的比例就会比较大,从而对径流量及流量过程线产生较大影响.1.2 次洪模拟次洪模拟收集了1973年、1977年、1982年和1983年这4个年份的洪水资料,共选取了8场次洪水.其中前6场用于率定次洪模型参数,后2场用于检验次洪模型参数.次洪模型模拟计算的时段长取为1h.对于与时段长无关的参数,使用日模相应的值.与时段长有关的次模参数率定顺序为SM→CS→CI.在采用次洪模型模拟时,低水点据不多,为突出高水部分的作用,则以误差的绝对值为目标函数[10].计算公式为式中:Si——第i场洪水流量过程线误差的绝对值;¯S——n场洪水流量过程线误差绝对值的平均值.计算结果见表3和表4.表3 率定场次次洪模拟结果Table 3 Simulation results of floods in calibration years注:峰现时差正值表示滞后,负值表示超前.洪号降雨量/mm实测径流深/mm计算径流深/mm径流深相对误差/%洪峰流量相对误差/%峰现时差/h确定性系数¯S 19730701 39.7 30.2 30.4 -0.46 -0.95 2 0.959 0.123 19730915 75.2 65.8 60.2 8.47 -6.88 3 0.951 0.129 19770508 43.5 36.0 32.3 10.29 -3.31 0 0.931 0.130 ******** 78.7 75.7 68.7 9.24 1.23 3 0.780 0.229 19770826 47.9 30.0 30.5 -1.72 -7.95 -1 0.943 0.182 ******** 76.7 68.0 59.6 12.36 6.44 0 0.945 0.206表4 检验场次次洪模拟结果Table 4 Simulation results of floods in examining years洪号降雨量/mm实测径流深/mm计算径流深/mm径流深相对误差/%洪峰流量相对误差/%峰现时差/h确定性系数¯S 19830708 23.2 14.9 14.3 4.00 -3.77 1 0.766 0.201 19830910 35.3 20.1 16.5 17.69 2.78 -3 0.763 0.300从表3和表4可以看出:(a)洪水过程上涨段陡峭,退水段则上部陡降,下部退水明显变缓,且多处转折,持续时间较长;(b)实际流域下垫面对洪水产汇流过程有坦化作用;(c)洪水过程常呈现出具有较大底水流量的复峰;(d)检验的2场洪水代表性不够,洪量都偏小,洪水过程易受外部条件的影响.2 模型的改进为了使新安江模型能更适用于具有不均匀下垫面的岩溶地区,根据岩溶地区独特的水文地质特性以及此次模拟结果,对新安江模型在岩溶地区的应用提出了一些改进的设想:(a)由于岩溶流域内覆盖土层一般较薄[11],植被差,流域实际蒸散发量和缺水容量均小于非岩溶地区,可以忽略由于深根植物散发引起的土壤深层蒸散发,而采用2层蒸散发模型进行计算.(b)我国南方大部分岩溶流域气候湿润,土层较薄,下渗能力强,包气带缺水量不大,易为一般的雨量所满足,即达到田间持水量要求,所以在岩溶地区采用蓄满产流方式计算产流量基本符合实际情况.为了使后面分水源及汇流阶段模拟得更加准确,可以将岩溶流域下垫面透水面积划分为非岩溶区和岩溶区,其中岩溶区又分为裸露岩溶区和土壤覆盖岩溶区2类.(c)由于补给强度、径流成分和汇流速度等有所不同,被调蓄程度和时程分布不一,将径流划分为地表径流、壤中流、快速地下径流和慢速地下径流,并分别采用不同的方法进行计算[12].地表径流采用无因次单位线或滞洪演算法,壤中流、快速地下径流和慢速地下径流则分别采用不同的线性水库进行汇流计算,最后线性叠加得到流域出口断面总出流[13].根据第1种设想,尝试把新安江日模型的3层蒸散发结构改为2层蒸散发结构.对比分析改进前后的模拟结果可知,除1974年确定性系数稍有减小外,其余10个年份的确定性系数各有不同程度的提高.由此可以证明,改进后的模型模拟精度较改进前有所提高,所以可以岩溶地区为例对改进后的新安江模型进行进一步的研究和检验.表5和表6为改进前后的计算结果对比.表5 率定年份改进前后日模模拟结果对比Table5 Comparison of daily simulation results of original model and improved model in calibration years改进前改进后率定年份径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数1973 7.3 1.2 0.763 27.6 4.6 0.794 1974 15.3 2.3 0.693 5.6 0.8 0.678 1975-13.9 -3.5 0.807 -16.5 -4.2 0.823 1976 26.4 3.3 0.707 21.2 2.6 0.748 1977-7.6 -0.9 0.711 -11.5 -1.30.738 1978-16.4 -3.6 0.649 -22.3 -4.9 0.685 1979-11.2 -1.5 0.798 -13.3 -1.8 0.822表6 检验年份改进前后日模模拟结果对比Table6 Comparison of daily simulation results of original model and improved model in examining years改进前改进后检验年份径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数径流深绝对误差/mm径流深相对误差/%确定性系数1980 10.0 1.7 0.783 5.5 0.9 0.807 1981 -9.9 -2.1 0.728 -24.4 -5.2 0.754 1982 5.5 1.0 0.654 -8.5 -1.5 0.679 1983 6.4 1.1 0.531 1.1 0.2 0.5383 结语岩溶地区的实测水文资料相对贫乏,在岩溶流域建立完整精确的流域水文模型存在一定的困难.在目前尚未有较适用模型的情况下,笔者选用新安江模型并根据具体情况对其进行了适当的改进.实例应用结果表明,将新安江模型的3层蒸散发结构改为2层蒸散发结构,不仅能较大地提高该模型在岩溶地区的适用性,而且方法简便并易于实施.参考文献:【相关文献】[1]赵人俊.流域水文模拟[M].北京:水利水电出版社,1984.[2]李致家,姚成,汪中华.基于栅格的新安江模型的构建和应用[J].河海大学学报:自然科学版,2007,35(2):131-134.(LIZhijia,YAOCheng,WANG Zhong-hua.Development and application of grid-based Xin'anjiang model[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2007,35(2):131-134(in Chinese))[3]胡松,梁虹,刘善霞.喀斯特流域洪水研究:以贵州省为例[J].水科学与工程技术,2009(1):36-38.(HU Song,LIANG Hong,LIU Shan-xia.Study on the flood in Karst Drainage Basins:a case study in Guizhou Province[J].Water Sciences and Engineering Technology,2009(1):36-38.(in Chinese))[4]杨明德.岩溶流域水文地貌系统[M].北京:地质出版社,2002.[5]郝庆庆,陈喜,马建良.南方喀斯特流域枯季退水影响因子分析[J].水土保持研究,2009,16(6):74-77.(HAO Qing-qing,CHENXi,MA Jian-liang.Analysis on low-flow recession influencing factors in South Karst Basin[J].Research of Soil and Water Conservation,2009,16(6):74-77.(in Chinese))[6]郝庆庆,陈喜,马建良.新安江模型在贵州岩溶地区的改进与应用[J].水电能源科学,2009,27(4):52-54.(HAO Qing-qing,CHENXi,MA Jian-liang.Improvement and application of Xin'anjiang model in Guizhou Karst area[J].Water Resources and Power,2009,27(4):52-54.(in Chinese)) [7]李致家,周轶,哈布◦哈其.新安江模型参数全局优化研究[J].河海大学学报:自然科学版,2004,32(4):376-379.(LIZhi-jia,ZHOUYi,HAPUARACHCHI H A P.Application of global optimization to calibration of Xin'anjiang model[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2004,32(4):376-379.(in Chinese))[8]王佩兰,赵人俊.新安江模型(三水源)参数的客观优选方法[J].河海大学学报,1989,17(4):65-69.(WANG Pei-lan,ZHAO Ren-jun.Optimazation method of calibration of Xin'anjiang model(3 components)[J].Journal of Hohai University,1989,17(4):65-69.(in Chinese)) [9]瞿思敏,包为民,张明,等.新安江模型与垂向混合产流模型的比较[J].河海大学学报:自然科学版,2003,31(4):374-377.(QU Si-min,BAO Wei-min,ZHANG Ming,et parison ofXin'anjiang model with vertically-mixed runoff model[J].Journal of HohaiUniversity:Natural Sciences,2003,31(4):374-377.(in Chinese))[10]CARTER J M,DRISCOLL D G.Estimating recharge using relations between precipitation and yieldin a mountainous area with large variability in precipitation[J].Journal of Hydrology,2006,316:71-83.[11]LONG A J.Hydrograph separation for karst watersheds using a two-domain rainfall-dischargemodel[J].Journal of Hydrology 2009,364:249-256.[12]DAVISA D,LONGA J,WIREMANM.KARSTIC:a sensitivity method for carbonateaquifers in Karst terrain[J].Environmental Geology 2002,42:65-72.[13]LONG A J,PUTNAML D.Age-distribution estimationfor karstgroundwater:issues of parameterizationand complexity in inversemodeling by convolution[J].Journal of Hydrology,2009,376:579-588.。

参考文献分析参考文献分析 (1)1.柴春岭.基于可变模糊集理论的水文水资源系统模拟、评价与决策方法及应用[D]. 大连理工大学, 2008. (2)2.王淑英. 水文系统模糊不确定性分析方法的研究与应用[D]. 大连理工大学, 2004.33.苏凤阁. 大尺度水文模型及其与陆面模式的耦合研究 [D]. 河海大学, 2001. (4)4.郑毅. 北运河流域洪水预报与调度系统研究及应用[D] . 清华大学, 2009. (4)5.杨萍. 青海湖小冰期以来的气候变化及其水文效应[D]. 兰州大学, 2009. (5)6.李昊睿. 陆面数据同化方法的研究[D]. 兰州大学, 2007. (7)7.马旭林. 基于集合卡尔曼变换（ETKF）理论的适应性观测研究与应用. 南京信息工程大学, 2008. (7)8.谢红琴. MM5－卫星数据变分同化方法及气象预报应用研究. 中国海洋大学, 2003. (9)9.孙安香. 数值气象预报变分同化的伴随模式并行计算 . 中国人民解放军国防科学技术大学, 2002. (10)10.张卫民. 气象资料变分同化的研究与并行计算实现. 国防科学技术大学, 2005.1111．王东伟. 遥感数据与作物生长模型同化方法及其应用研究. 北京师范大学, 2008. (12)12. 马寨璞. 海洋流场数据同化方法与应用的研究 . 浙江大学, 2002. (14)13. 王跃山. 数据同化—它的缘起、含义和主要方法 (15)14.王文. 水文数据同化方法及遥感数据在水文数据同化中的应用进展 (15)15. Particle Filter-based assimilation algorithms for improved estimation of root-zone soil moisture under dynamic vegetation conditions (15)1.柴春岭.基于可变模糊集理论的水文水资源系统模拟、评价与决策方法及应用[D]. 大连理工大学, 2008.【关键词】可变模糊集; 模糊优选神经网络; 水文水资源; 模拟; 评价; 决策【摘要】水文学是水资源学的基础,服务于水资源学。

新安江模型参数的局部灵敏度分析
薄会娟;董晓华;邓霞
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2010(041)001
【摘要】新安江模型是我国应用广泛的一种降雨径流流域模型,适用于湿润和半湿润地区.新安江模型参数较多,人工率定时需要首先率定对模拟结果影响最为敏感的参数,因此对参数进行灵敏度分析是必要的.采用水文模拟法和摩尔斯分类筛选法,对清江流域1989年9月30日至10月5日次洪水进行径流模拟,并让参数变化一定的步长,用Nash系数对模拟结果的精度进行评定,从而反映出参数的灵敏度.结果表明,最灵敏的参数是FC和Cg;Kc和WM是灵敏参数;b对峰值流量是高灵敏参数,而对径流总量来说是灵敏参数;WUM,WLM,WDM,C和IMP是不灵敏参数.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】薄会娟;董晓华;邓霞
【作者单位】三峡大学,土木水电学院,湖北,宜昌,443002;三峡大学,土木水电学院,湖北,宜昌,443002;三峡大学,土木水电学院,湖北,宜昌,443002
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.4;P338.9
【相关文献】
1.SWMM模型中参数率定及局部灵敏度分析 [J], 官奕宏;吕谋;王烨;杨婷婷
2.高承压含水层水文地质参数局部和全局灵敏度分析 [J], 赵春虎
3.城市降雨径流模型的参数局部灵敏度分析 [J], 黄金良;杜鹏飞;何万谦;欧志丹;王浩昌;王志石
4.新安江模型系统响应参数优化方法在邵武流域的应用 [J], 赵丽平;邢西刚;吴楠;刘云;周艳先
5.新安江模型参数线性化率定研究 [J], 王红艳;王新龙;周倩;杨宇
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基于SoilGrids的栅格新安江模型参数空间分布估算
童冰星;李致家;姚成
【期刊名称】《水科学进展》
【年(卷),期】2022(33)2
【摘要】为实现中小流域降雨径流过程精细化模拟,合理估算水文模型参数的空间分布具有重要意义。

基于新版全球数字土壤制图系统(SoilGrids)构建栅格新安江模型(GXM)参数化方案,对陕西省陈河流域2003—2012年16场洪水进行模拟,与新安江模型计算结果进行对比,开展基于洪水过程划分的自由水蓄水容量敏感性及空间分布特征量化分析。

结果表明:GXM模拟的峰现时间误差水平降低约0.31 h,洪峰和洪量模拟精度较高,模型能够对土壤水饱和度等水文要素的动态空间分布进行较合理的模拟;自由水蓄水容量参数对洪峰和涨洪过程的确定性系数以及涨洪段的洪量相对误差影响较大,对退水过程影响小;自由水蓄水容量在陈河流域河谷和山脊附近较大,坡段中部较小。

【总页数】8页(P219-226)
【作者】童冰星;李致家;姚成
【作者单位】河海大学水文水资源学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV122
【相关文献】
1.基于栅格的新安江模型与GTOPMODEL模型
2.基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析
3.基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析
4.栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型
5.基于栅格的分布式新安江模型在三岔河流域的洪水预报研究
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基于GIS的乌江流域新安江模型参数率定同斌;张亮;曾适;熊金和【摘要】为了使新安江模型的运用更能真实反映流域的基本特征及产汇流机理,利用地理信息系统空间分析的功能,由数字高程模型导出乌江武隆以上流域的流域排水网,并在此基础上提取汇流长度及坡度等地形特征值.在地理信息系统平台上,计算出流域下垫面的植被、土壤、地貌等特征值,并将其与流域模型参数建立相关关系.结果表明,各流域模拟的确定性系数及模拟精度均较高.因此,预报结果更加合理,理论依据也更加可靠.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)006【总页数】4页(P106-108,113)【关键词】地理信息系统;数字高程模型;地形地貌特征值;新安江模型【作者】同斌;张亮;曾适;熊金和【作者单位】长江水利委员会水文局,长江上游水文水资源勘测局,重庆,400014;长江水利委员会水文局,长江上游水文水资源勘测局,重庆,400014;长江水利委员会水文局,长江上游水文水资源勘测局,重庆,400014;长江水利委员会水文局,长江上游水文水资源勘测局,重庆,400014【正文语种】中文【中图分类】P334.921 GIS在流域水文模型中的应用以GIS为平台，利用数字高程模型，推求出流域水网并模拟河网，据此由流域分水岭进行单元面积的划分，推求出平均汇流路径长度和坡度等流域下垫面地形特征值［1］。

结合新安江流域水文模型参数物理意义进行参数率定［2］，使流域上新安江模型的运用能更真实地反映流域的基本特征及产汇流机理，从而使预报结果更加合理化，理论依据更加可靠。

因此，GIS的运用可为数字流域模型的建设提供必要的技术和数据保障。

2 乌江武隆以上流域地形特征值的推求2.1 流域自然地理概况乌江是川江南岸最大的支流，集水面积87920km2，河长1030多千米，天然落差2120多米。

乌江水系呈羽状分布，河网密度较大，具名的一级支流 58条。

其中，流域面积大于300km2的有42条，大于1000km2的有16条。

基于栅格的新安江模型的构建和应用
李致家;姚成;汪中华
【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(035)002
【摘要】根据分布式模型和新安江模型的最新理论,建立了基于栅格的分布式新安江水文模型,该模型能够考虑网格之间的水量交换.将建立的模型用于钱塘江支流密赛流域的洪水模拟计算,并与新安江模型的计算结果进行比较,可以看出,基于栅格的分布式新安江水文模型可以很好地应用于该流域进行洪水模拟,其模拟精度于原新安江模型的精度相当.
【总页数】4页(P131-134)
【作者】李致家;姚成;汪中华
【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;济宁市水文水资源勘测局,山东,济宁,272045
【正文语种】中文
【中图分类】P333
【相关文献】
1.栅格新安江模型在陕西省大河坝流域中的构建与应用 [J], 贺成民;顾钊
2.基于栅格型新安江模型的中小河流精细化洪水预报 [J], 姚成;李致家;张珂;朱跃龙;刘志雨;黄迎春;龚珺夫;张锦堂;童冰星
3.基于栅格的新安江模型在滦河流域的构建与应用 [J], 厉治平;范辉;徐嘉
4.基于栅格新安江模型的秦淮河流域洪水模拟及实时校正研究 [J], 孙文宇;王容;姚
成;何健;李致家;龚珺夫;黄鹏年
5.基于栅格的分布式新安江模型在三岔河流域的洪水预报研究 [J], 范火生
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网格新安江模型在于桥水库洪水预报中的应用赵考生【摘要】根据于桥水库流域的地理概况和水文气象特性,利用网格新安江模型GRID-XAJ对流域历史资料进行降雨径流模拟及参数率定,研制洪水预报方案.从模拟结果上看,网格新安江模型能有效反映流域下垫面变化及降水空间分布的离散对降水径流的影响.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P30-33)【关键词】于桥水库;洪水预报;网格新安江模型;参数率定【作者】赵考生【作者单位】天津市水文水资源勘测管理中心,天津300061【正文语种】中文【中图分类】TV122根据于桥水库流域的地理概况和水文气象特性，考虑人类活动对下垫面的影响，应用ArcView对于桥流域的数字高程模型DEM进行识别和相应的处理，选择网格新安江模型GRID-XAJ对流域历史资料进行降雨径流模拟及参数率定，模拟各子流域降雨、洪水过程，预报全流域暴雨之后的入库水量、水位、流量及峰现时间等，建立洪水预报方案，提高洪水预报精度。

水文资料主要包括降水量、径流量、水库水位及流域地下水位等，资料年限为1960～2012年。

本研究采用于桥水库的库面蒸发资料作为于桥水库流域的蒸发值处理，以流域的DEM数据为基础，根据生成的集水面积和水系流向，客观充分利用地形资料，并结合人工经验、流域内雨量站、水文站分布情况等划分自然子流域。

于桥水库流域的控制面积2060km2，分为前毛庄、水平口、淋河桥、水库区间4个一级子流域，其中每个一级子流域再用自然子流域方法来划分二级子流域，划分原则是尽可能利用水文站作为子流域的控制断面，根据流域内雨量站和水文站的布设情况及自然流域的边界，用Arcgis软件把流域（包括于桥水库库区水域）划分为17个二级子流域。

采用1960～2012年各子流域内平均降水量、实测径流量（或反推入库流量）、天然径流量和用水量、流域面积等数据系列，做降雨径流相关图。

分布式新安江模型在横锦水库洪水预报中的应用
赵丽平;邢西刚;宋君;姜晓明;王刚
【期刊名称】《中国防汛抗旱》
【年(卷),期】2022(32)7
【摘要】横锦水库是一座以防洪、灌溉为主的大(2)型水利枢纽工程,洪水预报对于确保水库的防洪安全至关重要。

利用分布式新安江模型构建了横锦水库流域洪水预报方案,并分别进行了日模(8 a日尺度资料)与次洪(25场洪水资料)过程模拟。

应用结果表明:无论率定期还是检验期,次洪径流深相对误差和洪峰相对误差最大值皆在20%以内,确定性系数的平均值分别为0.834和0.838,峰现时差皆在2 h以内,25场洪水的合格率为100%。

水库流域无可靠的实测流量过程,预报方案精度评定只考虑合格率,确定性系数仅供参考,故预报方案精度为甲等。

构建的预报方案精度较高、合理可行,可为横锦水库流域洪水预报提供一定的参考价值。

【总页数】5页(P72-76)
【作者】赵丽平;邢西刚;宋君;姜晓明;王刚
【作者单位】中国水利水电科学研究院;水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心;水利部水利水电规划设计总院;青岛市水文局胶州分局
【正文语种】中文
【中图分类】P338
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2.新安江三水源模型在柘林水库洪水预报中的应用
3.基于新安江模型的横锦水库入库洪水预报研究
4.基于新安江模型的横锦水库入库洪水预报研究
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