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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