基於遺傳演算法的新安江模型引數優化率定(二)

2021-06-07 04:28:14 字數 3026 閱讀 5607

模型的選定:竹溪坡流域屬東亞季風副熱帶暖濕氣候區,濕潤多雨, 多年平均年雨量為1400mm~1800mm, 年內降雨量主要集中在4~8月,一次洪水歷時可達7~8天。流域內植被良好,符合蓄滿產流模型的應用條件。

蒸發的計算:流域蒸發採用三層蒸發模式,蒸發資料採用附近柘溪站e601型蒸發器實測值,以1980~2023年9年資料進行統計,分別求出各月晴天和雨天多年平均日蒸發量,見表2。晴、雨天的區別標準以日雨量3mm為控制,日雨量小於3mm為晴天,否則為雨天。

水源的劃分:地面以下的徑流由多種產流機制形成,在流域出口斷面流量的退水過程線上常呈現這些水源的退水特性。退水坡度反映了退水段徑流受流域調蓄作用的差異,根據竹溪坡流域多年的退水過程線特點,採用三水源劃分的方法。

三水源匯流方案

1)根據水源的劃分,將流域匯流分地面匯流、壤中出流和地下匯流。

2)壤中流和地下匯流採用地下水庫調蓄演算的方法。

3)地面匯流採用時段地面經驗單位線法, 用竹溪坡實測雨洪資料分析的單位線見表3。

新安江模型可分為蒸發、產流、水源劃分和匯流等4個層次。每個層次的引數一般具有明確的物理意義。表4是新安江三水源模型主要引數的物理意義。

k:為蒸散發能力折算係數,是指流域蒸散發能力與實測水面蒸發值之比。此引數控制著總水量平衡,因此,對水量計算是十分重要的。

wum:為上層蓄水容量,它包括植物截留量。在植被與土壤比較發育的流域,約為20mm;在植被與土壤頗差的流域,約為5~6mm。

wlm:為下層蓄水容量。可取60~90mm。

wdm:為深層蓄水容量。由wm = wum+ wlm+wdm關係可以省去此引數的率定。

c:為深層蒸散發係數。它決定於深根植物佔流域面積的比數,同時也與wum+wlm值有關,此值越大,深層蒸散發越困難。一般經驗,在江南濕潤地區c值約為0.15~0.20左右,而在華北半濕潤地區則在0.09~0.12左右。

wm:為流域蓄水容量,是流域乾濕程度的指標。一般分為上層wum、下層wlm和深層wdm,約為120~180mm。

b:為蓄水容量曲線的指數。它反映流域上蓄水容量分布的不均勻性。一般經驗,流域越大,各種地質地形配置越多樣,b值也越大。在山丘區域,很小面積(幾平方公里)的b值為0.1左右,中等面積(300平方公里以內)的b值為0.2~0.3左右,較大面積(數千平方公里)的b值為0.3~0.4左右。

sm:為流域平均自由水蓄水容量,本引數受降雨資料時段均化的影響,當以日為計算時段長時,一般流域的sm值約為10~50mm,當所選取的計算時段長較小時,sm要增大,這個引數對地面徑流的多少起著決定性作用,因此十分重要。

ex      :為自由水蓄水容量曲線指數,它表示自由水容量分布不均勻性。通常ex取值在1~1.5之間。

ki:為自由水蓄水庫對壤中流的出流係數,kg為自由水蓄水庫對地下徑流出流係數,這兩個出流係數是併聯的,其和代表著自由水出流的快慢。一般來說,ki+kg=0.7,相當於從雨止到壤中流止的時間為3天。本流域中選擇對ki進行率定,kg有以上關係式得出。

kki:為壤中流水庫的消退係數。如無深層壤中流時,kki趨於零。當深層壤中流很豐富時,kki趨於0.9。相當於匯流時間為10天。

kkg:為地下水庫的消退係數。如以日為計算時段長,此值一般為0.98~0.998,相當於匯流時間為50~500天。

表2竹溪坡流域晴、雨天多年平均日蒸發量 (mm)

月份晴天

0.71

0.68

0.93

1.57

2.29

2.65

3.41

2.76

2.44

1.75

1.21

0.87

雨天0.60

0.31

0.55

0.97

1.49

1.71

2.34

2.45

1.03

0.77

0.60

0.36

表3竹溪坡6h10mm單位線

時段(△t=6h)01

2345

67單位線q(m3/s)

012.4

102.4

51.9

39.7

33.5

24.4

18.8

時段(△t=6h)89

1011

1213

單位線q(m3/s)

13.7

9.46.3

3.41.70

表4新安江三水源模型主要引數的性質和約值

層次引數符號

引數意義

敏感程度

取值範圍蒸發k

蒸散發能力折算係數

敏感0.5-1.5

wum上層蓄水容量

不敏感10-20

wlm下層蓄水容量

不敏感60-90

c深層蒸散發係數

不敏感0.09-0.20

產流wm

流域蓄水容量

不敏感120-200

b蓄水容量曲線的指數

不敏感0.1-0.4

水源劃分

sm流域平均自由水蓄水容量

敏感5-25

ex自由水蓄水容量曲線指數

不敏感1.0-1.5

ki自由水蓄水庫對壤中流的出流係數

敏感0-0.7

匯流kki

壤中流水庫的消退係數

敏感0-1.0

kkg地下水庫的消退係數

敏感0-1.0

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