水文模型 萨克拉门托模型ppt课件

1、萨克拉门托流域水文模型萨克拉门托流域水文模型萨克拉门托流域水文模型是美国天气局水文办公室萨克拉门托预告中心R.J.C.Burnash、R.L.Ferral和R.A.McGuire于70年代初期在第IV号斯坦福模型根底上改良和开展的。1973年研制胜利了日流量模拟程序，1975年又进一步提出了6h时段模拟程序，因它始用于萨克拉门托河而得名该模型功能较完善，能运用于大、中流域，又能顺应潮湿地域和干旱地域，它在美国的水文预告中得到了较广泛的运用，也是我国引进的模型中人们较为熟习的模型之一。萨克拉门托河萨克拉门托河萨克拉门托河位于美国加利福尼亚州中部，是该州最长的河流，它发源于卡斯克德山脉的沙斯特山附

2、近，最后注入太平洋旧金山湾北支舒森湾。河流全长615km，总流域面积约为7.02万平方公里，多年平均流量856立方米/秒，多年平均径流量270亿立方米。萨克拉门托河流域所在地域为萨克拉门托河谷与圣华金河谷，均是中央河谷的一部分，其北部为喀斯喀特山脉，东部为内华达山脉，西部为沿海山岭。中央河谷南北长约700km，东西宽约90km，面积约4.5万平方公里，是美国著名的农业地带。河谷北部年降水量约为1000mm，南部仅150mm，流域内年径流量3/4集中在北部。萨克拉门托河萨克拉门托河根本概念根本概念萨克拉门托模型是集总式延续运算确实定性流域水文模型，是以土壤含水量储存、浸透、排水和蒸分发特性为根底

3、来模拟水温循环的综合的河川径流流域模型。萨克拉门托模型主要由降雨、融雪、蒸分发、入渗、河网总入流及其河网汇流六个部分组成，其中，土壤含水量计算模型是该系统的中心组件。通用水文模型通用水文模型模型构造图模型构造图土壤含水量模型土壤含水量模型降雨降雨不透水面不透水面透水面透水面上层上层下层下层浸浸透透方方程程上层土壤极其贮水量上层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量充溢上层张力水，产生上层自在水充溢上层张力水，产生上层自在水浸透到下层，构成下层张力水、浅层以浸透到下层，构成下层张力水、浅层以及深层自在水及深层自在水模型参数模型参数萨克拉门托模型的参数，除蒸发和汇流部分之外，土壤含水量

4、模萨克拉门托模型的参数，除蒸发和汇流部分之外，土壤含水量模型中还有型中还有17个参数。个参数。模型参数模型参数水源划分及径流计算水源划分及径流计算壤中流壤中流浅层基流浅层基流深层基流深层基流直接径流直接径流地面径流地面径流水源划分及径流计算水源划分及径流计算1、直接径流DRO又分永久性不透水面积上产生的直接径流ROIMP和暂时性不透水面积上产生的直接径流( SDRO 。1永久不透水面积上构成的直接径流模型想象雨水降落在湖面、沼泽或河网等以及其毗连的永久性不透水面积上时，都产生直接径流，所以 ROIMP=PX. PCTIMPX 降水量 PCTIM 永久性不透水面积比重2可变不透水面积上构成得直接

5、径流由于在可变不透水面积上也分为上下两个土层，各层的张力水容量与透水面积上的一样，但不设自在水。总的张力水蓄量由上下两层的张力水蓄量组成，上层张力水蓄量等于透水面积上的上土层张力水蓄量 ,下土层张力水蓄量为ADIMC-UZTWC 。水源划分及径流计算水源划分及径流计算水源划分及径流计算水源划分及径流计算浸透计算浸透计算下层水分饱和时水分从上层浸透到下层的浸透率为饱和浸透率下层水分饱和时水分从上层浸透到下层的浸透率为饱和浸透率PBASE它是两种下层自在水储存量与其相应的排水率乘积之和：它是两种下层自在水储存量与其相应的排水率乘积之和：浸透计算浸透计算浸透计算浸透计算浸透计算浸透计算浸透公式中，浸

6、透量是按一定的比例浸透公式中，浸透量是按一定的比例PFREE分配给下层张力水和分配给下层张力水和下层自在水的。而分配给下层自在水的浸透量，又按浅层自在水和深层自下层自在水的。而分配给下层自在水的浸透量，又按浅层自在水和深层自在水的含水比在水的含水比RATLS,RATLP分配给浅层自在水和深层自在水。分配给浅层自在水和深层自在水。土壤水的程度交换土壤水的程度交换蒸分发计算蒸分发计算(1)上土层张力水蒸分发量 降落在透水面积上的时段雨量 ,首先补充上土层张力水蓄量，当满足上土层张力水的缺水量后其他的雨量成为有效降雨。UZTWCUZTWMUZTWCEPE1EPUZTWCEPUZTWCUZTWM 为上

7、土层张力水容量mm ；UZTWC 为上土层张力水蓄量mm 。流域的蒸分发才干EP 。(2)上土层自在水蒸分发量UZFWCEEPE1201110EEPUZFWCEEPUZFWCEEPUZFWC为上层自在水蓄量 (mm)蒸分发计算蒸分发计算(3)下土层张力水蒸分发量 LZTWMUZTWMLZTWCEEEPE)(213 UZTWM为上土层张力水容量(mm) ；LZTWM 为下土层张力水容量 (mm)。LZTWC为下层张力水蓄量。4水面蒸发量 SPEEESARVAEPSARVAEPE)(3214PCTIMSARVAPCTIMSARVAPCTIMSARVASP SARVA为河网、湖泊及水生植物的面积占全

8、流域面积的百分数； PCTIM为永久不透水面积占全流域面积的百分数。蒸分发计算蒸分发计算 (5)可变不透水面积上的蒸分发量 LZTWMUZTWMUZTWCADIMCEEPEE)(115UZTWM为上土层张力水容量 (mm)； LZTWM为下土层张力水容量(mm) 。总的张力水蓄量ADIMC由上下两层的张力水蓄量组成，流域的蒸分发才干EP 。模型计算框图模型计算框图开场开场输入参数、各种输入参数、各种初值、降水量、初值、降水量、蒸发才干蒸发才干各时段降水、各时段降水、蒸发取值蒸发取值计算计算ROIMP，各种，各种蒸发量、调整各层蒸发量、调整各层土壤含水量土壤含水量划分步长，得划分步长，得6h时时

9、段内步长段内步长NINC,步长内有效降雨量步长内有效降雨量PINC将日出流系数将日出流系数换为步长出流换为步长出流系数系数按每步长计算按每步长计算浸透量及浸透量及 产流产流量量计算计算1.SDRO 2.地下径流地下径流 3.浸透量浸透量 4.壤中流壤中流 5.地面径流地面径流累加得径流时段量累加得径流时段量输出结果输出结果模型优缺陷及运用情况模型优缺陷及运用情况优点：模型的参数、所用的变量和模拟的过程具有一定物理意义，易于优点：模型的参数、所用的变量和模拟的过程具有一定物理意义，易于了解和便于根据实测的降水、流量及流域特征资料估算其初值。了解和便于根据实测的降水、流量及流域特征资料估算其初值。

10、缺陷：参数众多，调试困难缺陷：参数众多，调试困难该模型在美国运用较多，在我国运用不多。该模型在美国运用较多，在我国运用不多。该模型经过改良可用于冰冷潮湿地域的径流模拟该模型经过改良可用于冰冷潮湿地域的径流模拟模型构造图模型构造图土壤含水量模型土壤含水量模型降雨降雨不透水面不透水面透水面透水面上层上层下层下层浸浸透透方方程程上层土壤极其贮水量上层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量下层土壤极其贮水量充溢上层张力水，产生上层自在水充溢上层张力水，产生上层自在水浸透到下层，构成下层张力水、浅层以浸透到下层，构成下层张力水、浅层以及深层自在水及深层自在水径径流流直接径流直接径流壤中流壤中流地面径流地面径流

11、基流基流永久不透永久不透水面水面可变不透可变不透水面水面1.不透水面积与下层张力水相对蓄水量平方成正比2.产生的直接径流透水面积透水面积暂时不透水面透水部分暂时不透水面透水部分下层水分饱和时水分从上层浸透到下层的浸透率为饱和浸透率下层水分饱和时水分从上层浸透到下层的浸透率为饱和浸透率PBASE它是两种下层它是两种下层自在水储存量与其相应的排水率乘积之和：自在水储存量与其相应的排水率乘积之和：浸透计算浸透计算2.思索下层土壤含水量缺水率思索下层土壤含水量缺水率(DEFR)影响影响3.思索有效供水量影响思索有效供水量影响:水量不充足时为上层自在水含水量水量不充足时为上层自在水含水量浸透计算浸透计算

12、浸透计算浸透计算蒸分发计算蒸分发计算土壤各部分蒸分发是随蒸分发才干及张力水储存的分布而不同，上层蒸发的水分，其速率土壤各部分蒸分发是随蒸分发才干及张力水储存的分布而不同，上层蒸发的水分，其速率依张力水储存量而定，下层速率取决于剩余蒸分发才干乘以下层张力水含水量与张力水总容量依张力水储存量而定，下层速率取决于剩余蒸分发才干乘以下层张力水含水量与张力水总容量之比。假设含水量缺乏那么全部蒸发。之比。假设含水量缺乏那么全部蒸发。蒸蒸分分发发上层张力水蒸分发量上层自在水蒸分发量下层张力水蒸分发量河湖面积上蒸发量和水生植物面积蒸分发量可变不透水面积上的蒸分发量土壤程度交换土壤程度交换蒸发后，假设自在水含量高于张力水，那么由自在水补充张力水蒸发后，假设自在水含量高于张力水，那么由自在水补充张力水模型计算框图模型计算框图开场开场输入参数、各种输入参数、各种初值、降水量、初值、降水量、蒸发才干蒸发才干各时段降水、各时段降水、蒸发取值蒸发取值计算计算ROIMP，各种，各种蒸发量、调整各层