新安江模型在长春岭水文站降雨径流模拟中的应用

黄江辉，沈 杰，陈 钺

（1.浙江天禹信息科技有限公司，浙江 杭州 310030；2.浙江元坤工程咨询有限公司，浙江 舟山 316000；3.舟山市水文站，浙江 舟山 316000）

1 问题的提出

舟山市地处海岛，源短流急，蓄水工程不足，水资源时空分布不均，人均水资源量仅为浙江省均值的1/3，淡水资源供需矛盾突出[1]。准确预报区域径流过程对舟山市水资源管理、调度、开发利用及抗旱减灾等具有重要意义。

新安江模型广泛应用于我国南方湿润和半湿润地区，在径流模拟方面，国内学者对新安江模型开展了大量研究工作，杨凯[2]等在马尪溪流域进行径流模拟，结果较为理想；郝庆庆[3]等在贵州市岩溶地区进行径流模拟，并对新安江模型自由水蓄水库的地下水部分进行改进；邵成国[4]等运用融雪结构的新安江模型对乌鲁木齐河进行径流模拟研究。上述研究结果表明新安江模型适应性良好。长春岭水文站是浙江省保留下来的6个小河站之一，也是舟山市唯一的流量站，运用新安江模型对长春岭水文站进行径流模拟分析，为舟山市小流域采用新安江模型预测径流提供依据，从而为舟山市水资源利用和调度管理提供依据。

2 基础资料与研究方法

2.1 研究区域概况与资料选择

长春岭水文站始建于1980年，是全省保留下来的6个小河站之一，1994—1996年和2011年分别停测。流域内地属北亚热带南缘海洋性季风气候，四季分明，常年气候温和。年平均气温16.3 ℃，无霜期260 d，多年平均降雨量1 108.9 mm，多年平均相对湿度78.5%，8—9月常有热带风暴和强热带风暴过境。

长春岭水文站以上流域面积3.8 km2，流域内主要有长春岭、长春岭顶、峙岭下等站点，本次收集1997—2011年的降雨量、蒸发量、流量数据作为基本资料。考虑流域集雨面积较小且长春岭顶、峙岭下于2000年停测，因此，本次采用长春岭水文站的数据建立降雨径流新安江模型，并进行参数率定和验证。以1997—2006年的数据进行模型率定，2007—2011年的数据进行模型验证。

2.2 新安江模型

从20世纪60年代开始，我国水文学家赵人俊教授致力于对湿润地区降雨径流关系的研究，于1973年提出概念性降雨径流模型—新安江模型，模型采用3层蒸发模型进行蒸散发计算，基于蓄满产流机制进行产流计算，引入线性水库将产生的径流划分为三水源，坡地汇流采用无因次单位线模拟水体，单元出口至流域出口断面的河道洪水演算采用马斯京根法线性解[5-6]。

2.3 评价方法

根据GB/T 22482—2008《水文情报预报规范》，选取确定性系数（DC）、相对误差（RE）和合格率（QR）作为模型模拟的评价指标，具体计算公式如下：

式（1）～（3）中：y0（i）为实测值（mm）；y（ci）为预报值（mm）；为实测值的均值（mm）；n为预报合格数；m为预报总次数。

确定性系数（DC）是描述预报过程与实测过程之间的吻合程度；相对误差（RE）的绝对值越小，说明实测径流深和模拟径流深的误差越小；径流深预报以实测值小于20.0%作为许可误差，一次预报的误差小于许可误差时，为合格预报。

预报项目的精度按合格率或确定性系数的大小分为3个等级，预报项目精度等级确定见表1。

表1 预报项目精度等级表

3 成果与分析

本次采用新安江模型对长春岭水文站1997—2006年10 a径流资料进行率定，长春岭水文站新安江模型日模参数见表2。

表2 长春岭水文站新安江模型日模参数表

3.1 率定期结果分析

本次选用确定性系数（DC）作为日径流过程模拟吻合程度的评价指标，以径流深相对误差（RE）和合格率（QR）对模型模拟误差进行评价分析。新安江模型的模拟结果见表3，模型率定期逐日降雨流量拟合过程（以2000年为例）见图1。在1997—2006年共10 a径流率定中，确定性系数达到乙级预报精度的有4 a，达到丙级预报精度的有6 a；径流深相对误差全部小于20.0%，合格率100%，径流深相对误差达到甲级预报精度，其中 9 a相对误差在±10.0%以内，最大为15.3%，最小仅为-0.3%，说明模型对水量的模拟精度较高。

图1 率定期逐日流量过程线图（以2000年为例）

表3 长春岭水文站新安江模型模拟成果表

续表3

3.2 验证期结果分析

验证期（2007—2011年）模拟计算结果见表4，模型验证期逐日降雨流量拟合过程（以2007年为例）见图2。在2007—2011年共5 a径流验证中，确定性系数全部为0.50～0.70，均值0.59，确定性系数达到丙级预报精度；径流深相对误差全部小于20.0%，合格率100%，径流深相对误差达到甲级预报精度；日径流量的模拟和实测过程较为吻合，但日径流精度相对不足（见图2）。

表4 长春岭水文站新安江模型月径流深模拟成果表

图2 验证期逐日流量过程线图（以2007年为例）

4 结 语

通过新安江模型在长春岭水文站的径流模拟，主要得出以下结论：1通过模拟分析10 a径流资料率定、5 a径流资料验证，长春岭水文站新安江模型径流模拟成果较好，以水文情报预报精度评定标准，模拟成果确定性系数达到丙级以上预报精度，径流深相对误差达到甲级预报精度，可用于长春岭水文站径流总量的模拟和预测，但在用于日径流过程的模拟和预测时精度尚有待提高；2对于舟山市小流域可参考长春岭水文站新安江模型的率定参数，进行径流预测分析；3从模拟结果得出，模型还存在一定的误差，今后需进一步对模型参数进行 优化。