最新hbv水文模型教学讲义ppt课件.ppt

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1、hbv水文模型模型基本原理二HBV模型在径流模拟中的应用三应用实例四概述一HBV水文模型本章小结五1怪坡21.背景20世纪70年代，为了开发水力发电厂洪水预报模型，瑞典国家水文气象局（SMHI）开发了HBV模型。当时开发该模型的主要要求包括：①必须以可靠的科学理论为依据；②大多数流域都能满足其数据需求；③功能尽可能强大又不能太复杂；④模型结构比较合理；⑤能够让使用者易于理解；一、概述3.在我国的研究与应用现状在我国HBV模型的应用和研究比较少，应用比较多的是中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，改该所针对西北干旱区内陆河流做了相关性研究工作。康尔泗等(19

2、99)根据径流形成过程和特征，应用HBV概念性水文模型的产流和汇流的基本原理，对HBV模型进行改进，首先建立了用以模拟出山月径流量对气候变化响应的模型，对河西走廊黑河山区流域不同年平均气温和年降水量变化趋势条件下出山径流的响应进行了模拟计算。其次是建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水文模型，应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区流域水量平衡进行了模拟计算，并对年径流和月径流进行了预报3.在我国的研究与应用现状另外，康尔泗（2001）根据黑河流域山区流域径流模型对南水北调西线雅龚江温波调水坝址控制流域的水量平衡、融雪径流、产流和汇流特征以及出山径流量进行模拟计

3、算和讨论，从而为西线南水北调调水坝址设计径流量的确定提供了校核依据和方法。赵彦增等（2007）应用HBV模型在半湿润半干旱的淮河官寨流域进行了深入研究，通过连续8年实测资料的分析处理、建模参数率定以及径流模拟，探讨了该模型在我国西北干旱区的适用性，从径流过程模拟成果可以看出，结果比较理想，可以在我国推广应用。二、模型基本原理1.模型结构HBV模型属于第二代模型，由于致力于用尽可能简单而合理的结构模拟大多数主要的产流过程，在众多模型中间表现的异常突出。HBV模型确切地说是一个半分布式的概念性水文模型，它把流域分成许多子流域，每个子流域在根据高程、水面面积和下垫面类

4、型分成许多径流带。根据流域水系拓朴结构，分别模拟各子流域的径流过程,确定各子流域产流到达总流域出口所流经的子流域，计算各子流域径流到达总流域的出口时间，最后根据汇流时间叠加总流域产流量，形成流域总出口的径流过程。2.模型基本原理HBV模型是一个降雨—径流模型，它包括了流域尺度上的水文过程的概念性数值描述。一般水量平衡方程定义为：式中：Ｐ为降水；Ｅ为蒸发量；Ｑ为流量；SP为雪盖；SM为土壤含水量；UZ为表层地下含水层；LZ为深层地下含水层;Lakes为水体体积。HBV模型包括一系列自由参数，其值可以通过率定得到。同时也包括一些描述流域和气候特征的参数，它们的值在模

5、型率定是假定不变。子流域的划分使得在一个子流域中可能有很多参数值。虽然在大多数应用中，各子流域之间参数值只有很小的变化，但仍应慎重选取这些参数。HBV模型主要包括三个子程序：积雪及融雪模块在上层、土壤含水量计算在中层、响应路线在底层。2.模型基本原理2.模型基本原理模型概念图2.模型基本原理P-降水T-温度SF-积雪Z-高程PCALTL-高程修正阈值TTL-温度步长阈值IN-入渗EP-潜在蒸散发EA-实际蒸散发EI-截留蒸散发SM-土壤含水量FC-土壤平均蓄水量LP-潜在蒸发上限BEFA-土壤消退系数R-补给CFLUX-毛管上升水UZ-表层含水层LZ-地下含水层

6、PERC-渗漏K-壤中流消退系数ALFA-壤中流消退指数K4-地下径流消退系数Q0，Q1-径流组成HQ-高流量参数KQH-HQ对应的消退系数UZHQ-高流量下的表层水库含水量Q0=K*UZ^(1+ALFA)Q1=K4*LZQ=Q1+Q02.(1)数据要求和修正最流行的SMHI版HBV模型中，降雪程序通常以日数据运行，但只要数据允许，更高精度也同样可行。一般数据需求包括子流域划分和连接，高程和土地被覆，以及降水和气温时间序列资料（某些站点需要流量观测时间序列）。其他版本的模型可能要求更多输入数据。土壤含水量计算程序需要的数据是潜在散发（PE）通常月平均标准值已经足

7、够，如果有更详细的数据也适用。同一地区各子流域的平均气候资料通过一个简单计算权重的程序独立计算，权重结果由气候和地形因素或几何方法（如泰森多边形法）确定。气候输入数据需进一步经过高程递减率参数校正，气温递减率通常设定为海波每上升100m气温降低0.6℃。降水递减率于地形关系密切，应根据当地的气候因素设定荷兰气候学家A·H·Thiessen提出了一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，于是每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。用这个多边形内所包含的一个唯一气象站的降雨强度来表示这

8、个多边形区域内的降雨强度