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1、水 力 发 电 第3 5 卷第 3 期 2 0 0 9年3月 文章 编号：0 5 5 9 9 3 4 2(2 0 0 9)0 3 0 01 4 0 5 新 安 红 模 型 ToPM oDEL 和 萨 完 箍 门 托 模 型 的 应 用 比 较 陈红刚 1,3，李致 家，李 锐 z，蒋 燕 z，王金伟(1 大连市供水有限公司，辽宁 大连 1 1 6 0 2 1；2河海大学水文水资源学院 江 苏 南京 2 1 0 0 9 8：3 大连理 工大 学土 木水 利学 院 辽 宁 大连 1 1 6 0 2 4)关键词：T O P MO D E L；萨克拉 门托模型；新安江模型；英那河水库流域；洪水模 拟
2、摘 要：通过 A r c V i e w软件对英那河流域进行了流域信息的提取 并利用 V B编程提取 该流域的地形指数与河 网 等流时线，使之成为 T O P MO D E L的客观参数。为 了客观表示流域 的初始状态，还建立 了初始土壤缺水量与地形指 数之问的关 系式：并选用 T O P M O D E L、萨克托门托模 型和新安江模型对英那河上史 家堡 流域 和英 那河水库流域 的 产 流规律及洪水预报进行 了应用研究，对 个模型在研究 区域应用的结果进行了比较分析。A p p l i c a t i o n a n d C o mp a r i s o n o f T OP MO DE
3、L，S a c r a me n t o a n d X i n a n j i a n g Mo d e l C h e n H o n g g a n g ，L i Z h i j i a 2 7 L i R u i ，J i a n g Y a n ，Wa n g J i n w e i (1 Da l i a n Wa t e r S u p p l y Co ，L t d ，Da l i a n L i a o n i n g 1 1 6 0 2 1；2 C o l l e g e o f Hy d r o l o g y a n d Wa t e r R e s o u r c e
4、 s，H o h a i U n i v e r s i t y，N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 9 8；3 S c h o o l o f C i v i l a n d H v d r a u l i c E n g i n e e r i n g，Da l i a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y，D a l i a n L i a o n i n g 1 1 6 0 2 4)K e y Wo r d s：T O P MO D E L；S a c r a m e n t o m o d e l
5、；X i n a n j i a n g m o d e l；Y i n g n a h e r e s e r v o i r b a s i n；fl o o d s i m u l a t i o n Abs t r a c t：F h r o u g h t h e u s e o f Ar cVi e w s o f t wa r e a n d Vi s u a l Ba s i c pr og r a ms，t o po g r a ph y pa r a me t e r s o f Yi ng n a h e Ri v e r B a s i n h a v e b e e
6、n e x t r a c t e d，i n c l u d i n g t h e e x t r a c t i o n o f t o p o g r a p h i c i n d e x a n d d i s t a n c e a c c u mu l a t e d a r e a C H I V e a n d S O o n，t h e n m a k i n g t h e m t o b e t h e o b j e c t i v e p a r a me t e rs o f t h e T O P MO D E L I n o r d e r t o p r
7、e s e n t t h e i n i t i a l s t a t e o f t h i s b a s i n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n i n i t i a l s o i l mo i s t u r e d e fi c i t a n d t o p o g r a p h i c i n d e x i s e s t a b l i s h e d F i n a l l y，T OP MODE L，S a c r a n l e n t o Mo d e l a n d X i n a n j i a n
8、 g Mo d e l w e r e a d o p t e d S O a s t o s t u d y t h e fl o o d f o r e c a s t i n g a n d t h e l a w o f r u n o ff g e n e r a t i o n a n d fl o w c o n c e n t r a t i o n i n S h i j i a b a o R i v e r B a s i n a n d Y i n g n a h e R e s e r v o i r B a s i n O i l t h e Y i n g n a
9、 h e R i v e r T h e c o mp a r a t i v e a n a l y s i s w a s p e r f o r me d o n t h e r e s u l t s o f t h e s e t h r e e mo d e l s 中图 分 类号：O1 4 1 4：P 3 3 3 2 文 献 标识 码：A T OP M0 DEI f T o p g r a p h y Ba s e d Hy d r o l o g i c a l Mo d e 1)为 基 于 地 形 的 半分 布 式 流 域 水 文 模 型ll 1 于 1 9 7 9年 由 B
10、e v e n和 Ki r k b v提 j ；其 主要 特 征 是 将数 字 高 程 模 型(DE M)的广 泛适 用性 与水 丈模 型及地理信息系统(G I S)柑结合。T O P MO D E L 基于 DEM 数据 摊求 地 形 指 数(1 n(o d t a )，并 以此 来 反 映 下 垫 面 的 空 问变 化 对 流 域 水 文循 环 过 程 的影 响，描 述 水 流 趋 势 其 主 要 特点 是 考 虑 丁 流域 地 形、地 貌、十 壤 等 因 素对 径 流 形 成 的影 响 将 集 总式 水 文模 型 汁 算 和 参数 方 面 的优 点 与 分布 武 水 文模 型物 理 础
11、很 好地 结 合 在 一 起 1。由 于该 模 型 的结 构 简 优 选 参数 少，物 王 单概 念 明 确口 I，而 得 到 l广 泛 位 在 应 用 中 得 剑 了 不 断 改 进 和 完 善。萨 克 拉 门 托(S a c r a me u t 0)流 域 水 文模 简 称“S AC”模 型，是 R C 伯 纳 什(B u 1 1 1 a s l 1)和 R 1 J 费 雷 尔(F e r r a 1)以及 RA 麦 圭 儿(Me g u i r e)于 2 0世 纪 6 O年代 木 至 7 0年 代初 研 制 的。S AC模 型 类 似 于 斯 坦 福 模 型(S WM)是一 个 连
12、续 模 拟 模 型。S AC模 型 研 制 完 成 时 间相 对 较 晚 其 功 能 较 为 完 善 新 安 江模 型是 我 国研 制 的 概念 性 流 域 水 文 模 型 存 我 国湿 润 和 半 湿 润地 区 的洪 水 预 报 中得 到 了普 遍 的应 用 本 研 究 根 据 史 家 譬 流域 和英 那 河 水 库 流 域 的 自然 地 理 状 况 和 流 域特，选 用 T OP MODE L、萨 克 托 门托模 型 和新 安 江 模 型 对 该 流 域 的 洪水 过 程 进 行 模 拟，并 对 模 拟结 果 进 行 比较分 析。1 流域信息提取 本 文研 究 的 区 域 为 辽 河 流
13、域 上 庄 河 的 小 支 流 英 那 河 史 收稿 日期：2 0 0 8 0 8 2 9 基金项 目：闰家 自然科学基金资助项 目(5 0 4 7 9 0 1 7)作者简介：陈红刚(1 9 7 3 一)男，山东济 人，助理 工程 师，主要 从事水文水资源和水务 T作 弟 3 5卷 弟 3旯 Il 冰 p g U，寺：耕 l女 俣 型、I u Muu t L刊 兄 I J 扎 俣 型 廿 用 拟 家 堡 以 上 流 域及 英 那 河 水 库 以 上 流域。英 那 河 发 源 于 鞍 山市 岫 岩 县 龙 潭 乡 老 北 沟 由 北 向南 贯 穿 庄 河 市 东 部，流 经 庄 河 市=三 架山
14、、仙人洞、塔岭等 8个乡、镇，于小孤山镇蔡家村入黄 海 河 流全长 9 4 9 k m，平 均 比降 为 0 2 3 l ，流域 面积 1 0 0 4 k m2 英 那 河 地处 北 方 半 湿 润 地 区，具 有 大 陆 性 季 风 型气 候 特 点 其 降水 的 显 著特 点 是 时 空分 布 极 不 均 匀，主 要 集 中存 夏 季 6 8 月 的降水 占全年降水量 的 6 5 7 5。史家 以上流域及英那 河水库 以上流域信息 的可视化 采 用 美 国环 境 系 统 研 究 所 ES RI开 发 的 Ar c v i e w 软 件，并 对 其 进 行 了 DEM 预 处 理、流 向判
15、 定、水 系 生 成、子 流域 划 分 等 流 域 信 息 的 提 取。其 中。DE M 数 据 来 自美 国 地 质 调 查 局(US GS)GT OP 0 3 0公 共 域 免 费 提 供 的 DE M 数 据。利 用 Ar c v i e 中现 有 的功 能 生 成 史 家 售 流 域 和 英 那 河 水 库 流 域 的 测 站 分 布 及 泰森 多 边 形 图(见 图 1)。图 1 史家堡流域和英那河水库流域的站点及泰森多边形 2 T OP MODE L及其应用 2 1 模型简介 T 0P M0DE L模 型 主要 借 助 于 地 形 指 数 来 描 述 和 解 释 径 流趋 势及 在
16、 重 力 排 水 作 用 下 径 流 沿 坡 向 的运 动 降 水 满 足 冠层 截 留、填洼 和植 物 截 留以 后 下 渗 进 入 土 壤 非 饱 和层 非 饱 和层 义 分 为 根 带 蓄水 层 和过 渡 带 含 水 层 人 渗 的降 水 直 接 对 根 带 蓄 水 层 进 行 补 偿，达 到 饱 和后(满 足 田间 持 水 量)多 余 的水 分 才 进 入 下 一 层 土 壤 同 时 贮 存 在 该 层 土壤 中 的 水 分 以一定 的速率蒸散发 直 到这一层枯竭 为止 在 过渡带含水 层 中，只 有 一 部 分 水 分 通 过 大 空 隙 直 接 进 入 饱 和 地 下 水 层 所
17、以人 渗 没 有 马上 使 地 下 水 位 抬 升 至 地 表 面 只 有 当 这 一层 中的 含 水 量 满 足 重 力排 水 含 水 量，即土 壤 中 的水 都 变 成 自由 水完全在重力的作 用下 流动时 由于垂 直排水及流域 内的侧 向水 分 运 动，才 会 使 一 部 分 面 积 的 地 下 水 位 抬 升 至地 表 面成 为饱和面。产流只发生存这种饱和地 表面积或者叫做源面积 上。如 图 2所 示。0 图 2源面 积发展 过程示意 饱 和地 表 面 积 上 形 成 的 径 流 有 两 种 方 式：饱 和坡 面流 和 壤 中 流(亦 叫基 流)。饱 和坡 面 流 是 在 土 壤 水
18、力 传 导性 差、坡 面 平缓、坡 形 比较 辐 合 的 饱 和 坡 面 上 形 成 的。壤 中流 是 在 饱 和层 的 土壤 巾形 成 的 在 整个 计 算 过 程 中，源 面 积 是 不 断 变 化 的 亦 称 变 动 产 流 面 积 模 型 T OP MODE L主 要 通 过 流 域 含 水 量(或 缺 水 量)来 确定 源 面积 的大 小 和 位 置 而 含 水 量 的 大 小 可 由地 形 指 数 计 算 因 此 T O P MODE L被 称 为 以地 形 为 基 础 的 流 域 水 文 模 型。源 面 积 的 位置 一 般 在 河 道 附 近 随着 下 渗 的持 续，饱 和 面
19、 积 向河 道 两 边 的坡 面 延 伸 这 种 延 伸 同时 受 到 来 自 山坡 上 部 非 饱 和壤 中流 的影 响。所 以，在 一 定 意 义上，变 动 产 流 面积 可 看 作 是 河 道 系统 的延 伸(见 图 3)总径 流 流 图 3 T OP MODE L中的流域径流运动 2 2地 形 指 数一面 积 分 布 曲 线 在 对 单 元 流 域 进 行 产 流 计 算 时 并 不 是 每个 栅 格 都 计 算 的。T OP MODEL模 型假 定 地 形 指 数 相 同 的 栅 格 具 有 相 同 的 水 文 响应 7 1 用“地 形 指数 一面 积 分 布 函 数”来 描 述 水
20、 文 特 性 的 空 间 不均 匀 性 因此，只 需 要 计 算 那 些 水 文 响应 不 相 同的 栅 格，地 形 指 数 相 同 的栅 格 只计 算 一 次 即 可“地 形 指 数 一 面 积 分 布 函 数”表 示 具 有 相 同 地 形 指 数 值 的 流 域 的 空 间 部 分(见 图 4)。模 型用 统 计 方 法 计 算 地 形 指 数 的 分 布 函数 2 3模 型初值的处理 以往 用 T OP MODE L模 型对 洪 水 过 程 进 行模 拟 时 由 于 缺 乏 初 始 时 刻 根 系 带 的 平 均 缺 水 量 实 测 资 料 通 常 将 其 作 为 模 型 参 数 之一
21、 对每 场 洪 水 进 行 调 试：而这 样 做 缺 乏 客 观 性 故对此做尝试性研究。初始时刻的根系区平 均缺水量与初始 W a t e r P o w e r V o 1 3 5 N o 3固 小 J及电 2009车3月 0 2 5 0 2 0 01 5 旧 0 1 0 0 0 5 O 0 2 5 0 2 0 _ 01 5 旧 0 1 0 0 0 5 0 0 1 0 1 5 2 O 2 5 地形指数 史家堡流域子流域 0 5 1 0 1 5 2 O 2 5 地形指数 b 英那河水库流域1 3 号子流域 图 4地 形 指 数 面 积 分布 曲线 时 刻 的 流量 在 一 定 程 度 上 成
22、 反 比关 系 即 流 量 越 大 缺 水 量 就 越 小，于 是通 过 计 算 总 结 出 以下 经 验 关 系：f 若l-q o x l O 0 0 O，S (1-g 0 1 o 0 0)S 一；g (Q 0 X x 3 6 0 0)x 1 0 6)【若 1-q o X1 0 0 0 0，S=(i)=1 S J S(i)；i)=(q o X l O 0 0)x S(i)x (【若 1-q o x l 0 0 0 0，5 )=0；5 )=S(i)x S JGx N)；1 一 式 中，5 为第 i 种 地 形 指 数 对 应 的 初 始 时刻 根 系带 缺 水 量，1 1 1；T为平 均 地形
23、 指 数；S()为 第 种 地 形 指 数；S )为 第 i 种 地 形 指 数 对 应 的初 始 时 刻 非 饱 和 带 土 壤 含 水 量，m；S 为 非 饱 和 带最 大 蓄水 容量，m：N 为地 形 指 数 的分 类 数。2 4等流 时 线 法汇 流 带 的 划分 子 流域 的 产 流 采 用 基 于 子 流域 的 等 流 时 线 汇 合 法 进 行 汇 流计 算 再 采 用 马斯 京 根 法 进行 河 网演 算 史家堡 流域和英 那河水库流域的距离 累计面积 曲线见 图 5 困W a l e r P o w e r 1 o 1 3 5 N o 3 丑 旧 嘴 丑 旧 踹 距离 珈 b
24、 英那河水库流域 1 3 号子流域 图 5 距离 累计面积 曲线 2 5各子流域参数率定 本 文 选 用 了史 家 堡 流 域 2 4场 洪 水 进 行 模 拟 其 中 的 1 7 场 洪 水用 于 模 型 的 参 数 率 定 7场 洪 水 供 参 数 验 证 使 用：选 用 英 那 河 流 域 1 1场 洪 水 进 行模 拟 其 中 8场 洪 水 用 于 模 型 参 数 的 率定，3场洪 水 供 参 数 验证 使 用。时 间 步 长 为 1 h。所 用 模 型 参 数 主 要 有 7个：5 为 非 饱 和 带 最 大 蓄 水 容 量，m；为 土 壤 刚 达 到 饱 和 时 有 效 下 渗 率
25、 的 自然 对 数 的 流 域 均 值 m V h；r d 为重力排水的时间滞时参数；S 一 为根 系带最大 蓄水 容 量 m：B 为 调整 初 始 时 刻 根 系 带平 均 土 壤 缺 水 量 的 经 验 系 数；R 为 地 表 坡 面 汇 流 的 有 效 速 度，m h；C 为 主 河 道 汇 流 的 有 效 速 度，-l，l1 f 假定 为线 性 汇 流)。3个 模 型 调 试 后 史 家 堡 流 域 和 英 那 河 水 库 流 域 的 T OP MODE L模 拟 参 数 的 结 果 见 表 1 率定 的结 果 分 别 如 表 2 和表 3所 示 表 1 两流域 T OP MOD E
26、L参数 注：S u b N o为子流域号；地形指数分类数；A R E A为子流域 占 流域 的面积 比。弟 35吞 弟 3期 F 5 l U，寻：恭丌 女)上俟 型、I u V l uu L刊 兄 J J 俣 日 用 注：T-T OP MOD E L，S 一萨克拉 门托模型，x一新安江模型；洪峰相对误 差、径流深相对误差和峰现时差 的均值指其绝对值的均值(下同)。表 3 3个模型在英那河水库流域模拟结果特征值统计对比 W a t e r P o u w V o 1 3 5 N o 3 珂 J k J 电 2 UO94：3 月 3 萨克拉门托模型及其应用 萨 克 托 门 托(S a c r a
27、me n t o)模 型是 在 2 0世 纪 7 O年 代初 由 美 国加 利 福 尼 亚 州 萨 克 拉 门 托 河 流 预 报 中 心 研 制 的一 个 概 念性 的 集 总 参数 模 型。此 模 型 在 美 国水 文预 报 中应 用 广 泛 也 是 国内 引进 的水 文 模 型 中人 们 较 为熟 悉 的 模 型 之 一 S AC模 型 以土 壤 水 分 的 贮 存、渗 透、运 移 和 蒸 散 发 特 性 为基 础，用 一 系 列 具有 一 定 物 理 慨 念 的 数 学 表 达 式 来 描述 径 流形 成 的各 个 过 程：模 型 巾 的每 一 个 变 量 代 表 水 文循 环 中 的
28、 一个 相 对独 立 的层 次 和 特 性：模 型 参数 则是 根 据 流 域 特 性、降雨 量 和 流量 资 料 推 求 的。本次 研 究 中 在 坡 地 汇 流 阶段 直 接 径 流 和地 面 径 流 直 接 汇 入 河 网 壤 中 流、浅 层 基 流 和深 层 基 流 采 用 线 性 水 库 模 拟：河 网 汇 流 采 用 滞 后 演 算 法：河 道 汇 流选 用 马斯 京 根 法 根据 洪水量级 的不 同，将洪水 分为 大 1 l 小 种 类型 分别 率 定 三种洪水 量级 下的参 数。经调试 得 到 史家 流域和英 那河 水 库 流域 的萨克扣 门托模 型次模 参数表 率定结 果见表
29、 2 3 4 新安江模型的应用 廊 新 安 江模 型 时 流域 分 块 与 T OP MO DEL相 同 史 家 堡 流 域 共划 分 了 3个 单 元 流 域 英 那 河 流 域 共 划 分 了 7个 单 元 流 域 分 别 对 每 个单 元 流域 应 用 新 安 江 模 型 进 行 产 汇 流计 算 得 到 单 元 流 域 的 出 口流 量 过 程：再 分 刖 进 行 出 J以下 的 河道 洪 水 演算 至全 流 域 t t 口断 面 把 同时 刻 的 流 量 线 性 叠 加 即求 得 全 流域 出 L j 的 流量 过 程 各 流 域 的 次 洪模 拟 的初 始 值 是在 日模 计算 结
30、 果 r r l 取 得 的 次 模 参 数 的 确 定 是 根 据 口模 对 与时 段 有 火 的参 数 略 作调 试，导到 的 绎 调试 得 到 史 家 偎 流域 和英 耶 河 水 库 流 域 新 安 江模 型 次模 参 数 表 率 定结 果 见 表 2 3 5 模型模拟率定结果的比较与分析 5 1 模 型 应 用 结果 比较 从 表 2 3的 统 计 结 果 可 以看 出 3个 模 型 的 洪水 模 拟 效 果都 不 错 结 果 令人 满 意 根 据 洪 水 量级 的不 同 史 家 流 域 洪 水 分 为 大 中小 三 种 类 型，分 别率 定 其 参 数 不 同量 级 的洪 水 参 数
31、 基 本 相 同，只 是 在 分水 源 i 十箅 和 汇 流 汁算 的参 数 上 有 些 不 同、对 小 洪 水 来 说 分 水 源 过 程 地 下 水 比 例 增 加 地 下 水 退 水 过 程 减 缓，河 网 汇 流 也 比较 缓 慢：埘 大 巾 型 洪 水 来 说 壤 巾 流 比 例 较 大 河 网 汇 流速 度 相 对 快 一 些：与 史 家 流 域 参 数 率 定 结 果 不 同 英 那 河 水 库 流 域 的大 洪 水 和 中小 洪 水 的 参 数 率 定 结 果 差 别较 大 主 要 表 现 在 汇 流 计 筲 上，大 洪 水 时，退 水 过 程 明显 加 快 洪 水几 乎 未
32、经坦 化便 已 传 播 至 出 _ l 断 面。其 参 数 差 异 如 此 大 的 原 因 町能 是：大 洪 水 量 级 与 巾 小 洪 水 量 级 差 别 太 大 2 0 0 7 0 8 1 0 1 3次 洪 水(见 图 6)实 测 径 流 总 量 为 1 0 2 亿 m3 洪 水 流 量 达 到 1 9 8 7 m3 s 而 其 他 1 1场 中 小 洪 水 的 平 均 径 流 总量 为 O 3 亿 m，洪 峰 最 大 也 只 有 2 0 0 5 0 8 0 8 0 7次 洪 水(见 图 6)为 9 7 5 m s 远 不及 2 0 0 7 0 8 1 01 3次 洪 水，大 洪 水 与
33、巾小 洪 水 资料 可 能 不 是 同 一 样 本 系列 敛 使 参 数 差 异 大。当 然，洪 水 场 次 数 过 少，资料 代 表 性 不 够 这 些 参 数 还 有 待 进 一 步 检 验 与史 家 偎 流 域 相 比 各 模 型 在 英 那 河 水 库 流 域上 的应 用 效 果 要 差 一 些，分 析 流 量 资 料，反 推 的入 库 流 量 过 程 很 差 如 2 0 0 4 0 8 2 7 0 8次 和 2 0 0 6 0 7 3 1 l 4次 洪 水(见 图 7)通 过 水 库 的 2 0 0 7 0 8 1 0 T1 3：0 0 2 0 0 7 O 8 1 6 T 1 3：O
34、 0 时间 a 2 0 0 7 0 8 1 0 l 3 时间 b 2 0 05 08 08 07 圈 6英 那河 水 库 流 域 泄 水 次 洪水 2 0 0 4 0 8 7 7 _l I】8：0 0 2 0 0 4(18 2 8 1 l 2：0 0 2 0 0 4 0 8 2 9 T 1 6：0 0 时 日 a 2 00 40 82 7(1 8 2 0 0 6 0 7 3l T 1 4：0 0 2 0 0 6 0 8_ oI T 2 2：0 02 0 0 6 0 8-0 3 T 08：0 0 时间 b 2 0 0 6 0 7 3 1 1 4 图 7英那河水库洪水过程线 星 星 星 (下转 第
35、 2 5页)0 5加 坫 伽枷蝴 o 一 一 。弟 35雹 勇暑3昊l|一 J 巴方，予：小 ：石丰P 刀 报 调 厦 承 现 大 健 汉 小 个 目标 反 映 的 是 水 库 本 身 的 防 洪 安 全：第 2个 目标 是 考 虑 两 次 洪 水 的衔 接 和兼 顾 兴利 蓄水：第 3个 目标 是 水 库 的 下 游 防 洪 安 全：第 4个 目标是 考虑 发 电效 益。在 实 际 水 库 群调 度决 策 时 因各 个 水 库 的条 件 不 同 防 洪 目标 也 不 同，系统 提 供 了 4个 目标 可 实 现 4个 目标 的 自由组 合。5 2目标 权 重 确 定 系统 目标 间权 重及
36、阶段 间水库 目标 权重采用语 气算子 描 述 方 法 确 定 目标 重 要 性 和 水 库 群 间 目标 重 要 性 比较 用“特 别 重 要”、“很 重 要”、“重 要”、“不 太 重 要”、“不 重 要”五种 语 气 算 子来 描 述。采 用上 述语 气算 子 描 述，用 户较 易 对 目标 的 重要 性 作 出选 择 5 3方案评价及优选技术 水 库群 防 洪 预 报 调度 是 一 个 多 阶 段 多 目标 的 决 策 过 程，采 用 多 目标 多 阶 段 模 糊 优 选 模 型 对 调 度 方 案 进 行 模 糊 评 价 优 选，有 效 地解 决 了 多个 调 度 方 案 的 决 策
37、 问题。6 结语 库 群 的联 合 预报 调 度 对 提 高雨 洪 资 源利 用 率、降 低 洪 灾 损 失 有 显著 的作 用 为 开 发 通 用 性 和 扩 展 性 强 的水 库 群 预 报 调 度 系 统 系 统 采 用 分 层 式 体 系 结 构 便 于 系 统 各 部 分 组 件 的 复 用：采 用 基 于 图 论 的库 群 集 成 及 方 案 管 理 方 法 便 于 库 群 系统 的管 理：对 只有 部 分 遥 测 数 据 和无 遥测 数 据 情 况 下 分 别 采 用 不 同生 成 预 报 方 案 的 方 法 减 小 环 境 对 系 统 受 影 响：采 用 多 种 实 时 校 正
38、 方 法 对 预 报 过 程 进 行 实 时 校 正 有 效 提 高 了洪 水 预 报 精 度：采用 多 目标 多 阶 段 模 糊 优 选 模 型，便 于库(上 接 第 1 8页)观 测 水 位 和 总 出 库 流 量 反 推 求 得 的人 库 过 程，常 常 呈 锯 齿 型 波 动 过 程：另 外，还 存 在 误 差 放 大 现 象，致 使“实测”入库流量资料更差 用 这样的资料 进行洪水模 拟 效 果 自然 较 差 综 合 比 较 表 明。从 洪 峰 误 差 控 制、洪 量 误 差 控 制、峰 现 时 段 误 差 控 制 和 过 程 拟 合 程 度 的 角 度 看 史 家 流 域 T 0P
39、 M0DE L和 新 安 江 模 型 的洪 水 模 拟 效 果 明显 优 于 萨 克 拉 门 托 模 型：而 英 那 河 水 库 流 域 的 3模 型 的 模 拟 效 果 相 差 不 大。这 在 一 定 程 度 上 反 映 了基 于 地 形 指 数 客 观 表 示 下 垫 面 条 件 的 半 分 布 式 水 文 模 型 T oP M0DE L的 应 用 优 势 同 时，3个 模 型 都 是 大 洪 水 模 拟 的 确 定 性 系 数 高 模 拟 效 果 好；而 中小 洪 水 的 确 定 性 系 数 略 低。模 拟 效 果 稍 差。这 也 说 明 了在 洪 水 模 拟 率 定 的 过 程 中 划
40、 分 洪 水 量 级 来 分 别 率 定 的必 要 性 6 结语 本 文通 过 对 史 家 流 域 和 英 那 河 水 库 流 域 基 于 DEM 的 数字流域信息提取，将 T O P MO D E L、萨克拉 门托模 型和新安 江模 型应 用 在该 流域 中 并 针 对 T OP MODE L初 值 的 确 定 建 立 了 初 始 时 刻 土 壤 缺 水 量 与 初 始 时 刻 流 量 及 地 形 指 数 的 关 系，同时 在 模 型 率 定 的 过 程 中，根 据 流 域 洪 水 特 征，划 分 洪 水 量 级，分 别 进 行 参数 率 定。为 了 验证 其 合 理 性 将 前 两 种 模
41、 型 群 调 度 方 案 优 选。根 据 上 述 先 进 的技 术 和 理论，已开 发 了水 库 群 预 报 调 度 系 统 应 用 于 辽 河 流 域。参 考文 献：【1 程春 田，欧春平，王本德 水库洪 水调度 系统的集成 管理f J 水 利 学报 2 0 0 1(3)：7 7 8 0 2 陈森林，邱瑞 田，万海斌，李兴学 全 国水库 防洪调度决策 支持 系 统I J J 水 力发 电，2 0 0 3，2 9(5)：1 5 3 周惠成，梁围华，王本德，等 水库洪水 调度系统通 用化模板设计 与开发l J I 水科学进展，2 0 0 2，l 3(1)：4 2 4 8 4 钟平安，万新宇，邹长
42、 国 水库 防洪调度会商模式设 计与应用 J 水力发电 2 0 0 4 3 0(5)：7 9 【5 陈华，郭生练，林凯荣，等 基于 We b的水库洪水预报调度 系统设 计与开发 J 武汉大学学报(工学版)，2 0 0 4，3 7(3)：2 7 3 1 f 6 1 彭 勇中长期水文预报与水库群优化调度方法及 其系统集成研 究 D 1 大连：大连理 工大学，2 0 0 7 7 张静，王本德 基于相关分析的雨量站选择及洪水预报方法 J J 水 文，2 0 0 7，2 7(3)：3 1 3 4 8 王本德，张静 相应涨差模型在水库实时洪水预报调度中应用l J 1 大连理工大学学 报，2 0 0 8，4
43、 8 f 5 1：7 l 5 7 l 9 f 9】徐枝芳，党人庆，葛文忠卫 星资料 在暴雨数值模拟 中的应用研究 I J 1 水科学进展，2 0 0 5，1 6(3)：4 6 0 4 6 7 1 0 陈贝，张勇，等MO S预报方法研究l J J 四川气象，2 0 0 5，2 5(2)：6 8 1 1】王本 德 水库 模糊 优 化调度 M 大 连：大 连理 工大 学 出版社，l 9 9 0【l 2】陈守煜 工 程模 糊 集理论 与应用【M】北 京：国 防工业 出 版礼，l 9 98 的模 拟 结 果 与 新 安 江 模 型 比 较 结 果 表 明 3个模 型 都 适 用 于研究流域，模拟结果都达
44、到 了精度要求。参考文献：【1】B e v e n K J，K i r k b y M J，A p h y s i c a l l y b a s e d v a ri a b l e c o n t ri b u t i n g a r e a mo d e l o f b a s i n h y d r o lo g y H y d r o l S c i e n c e B u l l e t i n，1 9 7 9，2 4(1)：4 3 6 9 2 B e v e n K J，L a mb R，Q u i n n P F F r e e r J T O P MO D E L I n C
45、 o mp u t e r Mo d e l s o f Wa t e r s h e d H y d r o l o gy J S i n g h V P(e d)，Wa t e r R e s o u r c e s Pu b l i c e a t i o n s，1 99 7：6 2 7 6 2 8 【3】熊立 华、郭生 练 分 布式 流域水 文模型【M 北 京：中 国水 利水电 出版 社 2 0 0 4 4 赵人俊 流域水文模 型 M 北京：水利电力出版社，1 9 8 3 3 1 0 5 张珂，郭毅，李致家，等 基于 D E M 的流域信息提取方法及 应用 实例 J 水力发 电，2
46、0 0 5，3 1(2)：l 8 2 1 6 李致 家，水 文模型 的应用 与研 究【M1，南 京：河海大 学 出版社，2 o o8 6 1 4 0 1 6 0 7 B e v e n K J T O P MO D E L：a c ri t i q u e【J J Hy d r o 1 P r o c e s s，1 9 9 7，1 1(9)：1 0 69 1 0 8 6 8 石朋网格型松散结构分布式 水文模 型及地貌瞬时单位线研究 D 1 南京：河海大学，2 0 0 6 9 谢帆，李致家T O P MO D E L和新安江模型 的应用 比较l J 1 水力发 电 2 0 0 7 3 3(1 0)：1 4 1 8 W a t e r P o w e r V o 1 3 5 N o 3 困