hbv水文模型资料.pptx

会计学1怪坡21.背景2.发展历程：2.发展历程3.在我国的研究与应用现状3.在我国的研究与应用现状二、模型基本原理2.模型基本原理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2.(2)降雪融雪计算
融雪量计算由度—日公式进行估算。当气温(T)大于阈值温度(tt)时开始融化，融雪量：
Snowmelt=cfmax·(T-tt)
式中：Cfmax为雪度—日因子。融雪量只有超过液态水持雪能力后才会产生径流，如果T<tt融雪过程中断，则雪中自由水重新冻结，冻结量由下式表示：
Refreezingmeltwater=cfr·cfmax·(tt-T)
式中：cfr为冻结系数，其他参数意义同上。冰川融水计算
当流域上的积雪完全消融后，冰川开始融化，融化量也是根据度-日公式进行计算
Glaciermelt=gmelt·(T-tt)
式中：gmelt是冰川度—日因子。
积雪及融雪模块产生的融雪、冰川融水和降雨量之和作为土壤模块输入的总水量，可以模拟土壤含水量。土壤含水量计算模块计算整个流域的湿润指数，同时结合植被截留和土壤蓄水能力。主要由三个自愿参数控制：
土壤最大储水容量FC
一定土壤含水量条件下降雨或融雪对径流量的相对贡献系数BETA
以及潜在蒸发量变形曲线形状控制参数LP
这个过程基于BETA、LP和FC三个参数进行，表达式为：△Q/△P=(SM/FC)β
式中：△Q/△P通常叫做径流系数；SM为土壤含水量；FC是最大土壤含水量；β(BEAT)为土壤参数。LP是蒸散发达到最大时的土壤含水量，参数LP作为FC的分数给出。△Q/△P与土壤含水量关系见图3，Ea(实际蒸发)/Epot（潜在蒸发）与土壤含水量关系见下图。最近，为了提高模型在春夏天气冷暖异常变化时的模拟效果，引进了一种经过改进的蒸散发程序。该程序根据日平均气温和多年平均值的修正计算气温异常值，计算式为

式中：ETa为修正后的潜在蒸发（mm/d）;C为经验模型系数（℃-1）；Ta为日平均气温；Tm为多年月平均气温（℃）；ET0为多年月平均潜在蒸发（mm/d）。径流响应：
土壤含水量模块产生的每个子流域超渗水量，由径流响应模块转化为各子流域出流量。该模块由两个包含下列自由参数的水库组成：
三个消退系数，K0，K1，K2
一个起涨点UZL
一个渗透率常数PERC
最后，对产生的径流过程进行过滤修匀。过滤中使用一个包括自由参数MAXBAS的三角形权重函数。
在HBV模型中，径流过程由上、下两个盒子来体现，见图2-2。上层响应盒子有两个出口，通过两个消退系数K0、K1完成。只要上层盒子里有水，K1就立即发挥作用，在上层储水量UZ超过LUZ时，K0排水将会形成直接径流，并从最表层出口流出。下层盒子根据k2表现为形成流域基流成分的地下水储存上、下盒子的出流量Q0和Q1见图5，表达式为：
Q0=k1·UZ(1+alfa)
Q1=k2·LZ
式中：Q0、Q1为径流组成；k1为壤中流消退系数；k2为地下径流消退系数；UZ为表层含水层；LZ为地下含水层；alfa为壤中流消退指数。下层模拟水库包含各子流域的湖泊，但是在后来的模版模型中，湖泊的洪水演算也可以很好地由蓄泄关系模拟代替，这种模拟由各主要湖泊出口断面定义的子流域划分来实现。当一个河流的集水区被划分成几个子流域时，HBV模型可以先预报每个子流域的径流，然后，再把每个子流域产生的从游到下游的出流累加起来，形成全流域出流。

如果流域存在水库，在应用HBV模型时，若将大流域划分为若干子流域，水库应位于子流域的出口处。HBV模型先计算水库的入流（包括降落在库区的雨量以及水库水面自身的蒸发量），然后，根据调度规则或频率曲线得到水库的出流。调度规则与水库出流、水库水位时间序列变化有关，同时，也与水库的用水量有关。HBV模型在最简单情况下，只有一个子流域且只有一种植被类型，则总共有12个自由参数。评价模型的结果主要根据统计学标准，通常采用Nash和Sutcliffe1970年提出的RNS值：式如

Q0为实测流量（m3/s）;为实测流量平均值（m3/s）；Qc为计算流量（m3/s）如果模拟结果与实测值完全吻合，则RNS等于1，若模拟结果不比实测流量平均值更好，则RNS等于零。如果RNS等于负值，说明模型不适用或是数据不合理。

如果流域划分为多个子流域，植被类型多个，则参数个数成倍增加。在众多参数中，有些参数可以根据流域地形、