水文模型薩克拉門托模型

薩克拉門托流域水文模型現(xiàn)在是1頁\一共有34頁\編輯于星期三薩克拉門托流域水文模型薩克拉門托流域水文模型是美國天氣局水文辦公室薩克拉門托預報中心、和于70年代初期在第IV號斯坦福模型基礎上改進和發(fā)展的。1973年研制成功了日流量模擬程序，1975年又進一步提出了6h時段模擬程序，因它始用于薩克拉門托河而得名該模型功能較完善，能應用于大、中流域，又能適應濕潤地區(qū)和干旱地區(qū)，它在美國的水文預報中得到了較廣泛的應用，也是我國引進的模型中人們較為熟悉的模型之一?，F(xiàn)在是2頁\一共有34頁\編輯于星期三薩克拉門托河薩克拉門托河位于美國加利福尼亞州中部，是該州最長的河流，它發(fā)源于卡斯克德山脈的沙斯特山附近，最后注入太平洋舊金山灣北支舒森灣。河流全長615km，總流域面積約為7.02萬平方公里，多年平均流量856立方米/秒，多年平均徑流量270億立方米。薩克拉門托河流域所在地區(qū)為薩克拉門托河谷與圣華金河谷，均是中央河谷的一部分，其北部為喀斯喀特山脈，東部為內華達山脈，西部為沿海山嶺。中央河谷南北長約700km，東西寬約90km，面積約4.5萬平方公里，是美國著名的農業(yè)地帶。河谷北部年降水量約為1000mm，南部僅150mm，流域內年徑流量3/4集中在北部?，F(xiàn)在是3頁\一共有34頁\編輯于星期三薩克拉門托河現(xiàn)在是4頁\一共有34頁\編輯于星期三基本概念薩克拉門托模型是集總式連續(xù)運算的確定性流域水文模型，是以土壤含水量貯存、滲透、排水和蒸散發(fā)特性為基礎來模擬水溫循環(huán)的綜合的河川徑流流域模型。薩克拉門托模型主要由降雨、融雪、蒸散發(fā)、入滲、河網總入流及其河網匯流六個部分組成，其中，土壤含水量計算模型是該系統(tǒng)的中心組件?，F(xiàn)在是5頁\一共有34頁\編輯于星期三通用水文模型現(xiàn)在是6頁\一共有34頁\編輯于星期三模型結構圖現(xiàn)在是7頁\一共有34頁\編輯于星期三土壤含水量模型降雨不透水面透水面上層下層滲透方程上層土壤極其貯水量下層土壤極其貯水量充滿上層張力水，產生上層自由水滲透到下層，形成下層張力水、淺層以及深層自由水現(xiàn)在是8頁\一共有34頁\編輯于星期三模型參數薩克拉門托模型的參數，除蒸發(fā)和匯流部分之外，土壤含水量模型中還有17個參數。現(xiàn)在是9頁\一共有34頁\編輯于星期三模型參數現(xiàn)在是10頁\一共有34頁\編輯于星期三水源劃分及徑流計算壤中流淺層基流深層基流直接徑流地面徑流現(xiàn)在是11頁\一共有34頁\編輯于星期三水源劃分及徑流計算1、直接徑流（DRO）又分永久性不透水面積上產生的直接徑流（ROIMP）和暫時性不透水面積上產生的直接徑流(SDRO）。1）永久不透水面積上形成的直接徑流模型設想雨水降落在湖面、沼澤或河網等以及其毗連的永久性不透水面積上時，都產生直接徑流，所以ROIMP=PX.PCTIMPX——降水量PCTIM——永久性不透水面積比重2）可變不透水面積上形成得直接徑流因為在可變不透水面積上也分為上下兩個土層，各層的張力水容量與透水面積上的一樣，但不設自由水?？偟膹埩λ盍坑缮舷聝蓪拥膹埩λ盍拷M成，上層張力水蓄量等于透水面積上的上土層張力水蓄量,下土層張力水蓄量為ADIMC-UZTWC?，F(xiàn)在是12頁\一共有34頁\編輯于星期三水源劃分及徑流計算現(xiàn)在是13頁\一共有34頁\編輯于星期三水源劃分及徑流計算現(xiàn)在是14頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算下層水分飽和時水分從上層滲透到下層的滲透率為飽和滲透率（PBASE）它是兩種下層自由水貯存量與其相應的排水率乘積之和：現(xiàn)在是15頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算現(xiàn)在是16頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算現(xiàn)在是17頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算滲透公式中，滲透量是按一定的比例（PFREE）分配給下層張力水和下層自由水的。而分配給下層自由水的滲透量，又按淺層自由水和深層自由水的含水比（RATLS,RATLP）分配給淺層自由水和深層自由水?，F(xiàn)在是18頁\一共有34頁\編輯于星期三土壤水的水平交換現(xiàn)在是19頁\一共有34頁\編輯于星期三蒸散發(fā)計算(1)上土層張力水蒸散發(fā)量降落在透水面積上的時段雨量,首先補充上土層張力水蓄量，當滿足上土層張力水的缺水量后其余的雨量成為有效降雨。UZTWM～為上土層張力水容量（mm）；UZTWC～為上土層張力水蓄量（mm）。流域的蒸散發(fā)能力EP。(2)上土層自由水蒸散發(fā)量UZFWC～為上層自由水蓄量(mm)現(xiàn)在是20頁\一共有34頁\編輯于星期三蒸散發(fā)計算(3)下土層張力水蒸散發(fā)量

UZTWM～為上土層張力水容量(mm)；LZTWM～為下土層張力水容量(mm)。LZTWC~為下層張力水蓄量。（4）水面蒸發(fā)量

SARVA～為河網、湖泊及水生植物的面積占全流域面積的百分數；PCTIM～為永久不透水面積占全流域面積的百分數?，F(xiàn)在是21頁\一共有34頁\編輯于星期三蒸散發(fā)計算

(5)可變不透水面積上的蒸散發(fā)量UZTWM～為上土層張力水容量(mm)；LZTWM～為下土層張力水容量(mm)?？偟膹埩λ盍緼DIMC由上下兩層的張力水蓄量組成，流域的蒸散發(fā)能力EP。現(xiàn)在是22頁\一共有34頁\編輯于星期三模型計算框圖開始輸入參數、各種初值、降水量、蒸發(fā)能力各時段降水、蒸發(fā)取值計算ROIMP，各種蒸發(fā)量、調整各層土壤含水量劃分步長，得6h時段內步長NINC,步長內有效降雨量PINC將日出流系數換為步長出流系數按每步長計算滲透量及產流量計算1.SDRO2.地下徑流3.滲透量4.壤中流5.地面徑流累加得徑流時段量輸出結果現(xiàn)在是23頁\一共有34頁\編輯于星期三模型優(yōu)缺點及應用情況優(yōu)點：模型的參數、所用的變量和模擬的過程具有一定物理意義，易于理解和便于根據實測的降水、流量及流域特征資料估算其初值。缺點：參數眾多，調試困難該模型在美國應用較多，在我國應用不多。該模型經過改進可用于寒冷濕潤地區(qū)的徑流模擬現(xiàn)在是24頁\一共有34頁\編輯于星期三現(xiàn)在是25頁\一共有34頁\編輯于星期三模型結構圖現(xiàn)在是26頁\一共有34頁\編輯于星期三土壤含水量模型降雨不透水面透水面上層下層滲透方程上層土壤極其貯水量下層土壤極其貯水量充滿上層張力水，產生上層自由水滲透到下層，形成下層張力水、淺層以及深層自由水現(xiàn)在是27頁\一共有34頁\編輯于星期三徑流直接徑流壤中流地面徑流基流永久不透水面可變不透水面1.不透水面積與下層張力水相對蓄水量平方成正比2.產生的直接徑流透水面積暫時不透水面透水部分現(xiàn)在是28頁\一共有34頁\編輯于星期三下層水分飽和時水分從上層滲透到下層的滲透率為飽和滲透率（PBASE）它是兩種下層自由水貯存量與其相應的排水率乘積之和：滲透計算2.考慮下層土壤含水量缺水率(DEFR)影響3.考慮有效供水量影響:水量不充足時為上層自由水含水量現(xiàn)在是29頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算現(xiàn)在是30頁\一共有34頁\編輯于星期三滲透計算現(xiàn)在是31頁\一共有34頁\編輯于星期三蒸散發(fā)計算土壤各部分蒸散發(fā)是隨蒸散發(fā)能力及張力水貯存的分布而不同，上層蒸發(fā)的水分，其速率依張力水貯存量而定，下層速率取決于剩余蒸散發(fā)能力乘以下層張力水含水量與張力水總容量之比。若含水量不足則全部蒸發(fā)。蒸散發(fā)上層張力水蒸散發(fā)量上層自由水蒸散發(fā)量下層張力水蒸散發(fā)量河湖面積上蒸發(fā)量和水生植物面積蒸散發(fā)量可變不透水面積上的蒸散發(fā)量現(xiàn)在是32頁\一共有34頁\編輯于星期三土壤水平交換蒸發(fā)后，如果自由水含量高于張力水，則由自由水補充張力水現(xiàn)在是33頁\一共有34頁\編輯于星期三模型計算框圖開始輸入參數、各種初值、降水量、蒸發(fā)能力