麦地那107551500602总结.doc

API模型及其应用 摘要API模型即前期降雨指数模型，该模型以降雨径流关系和单位线为核心，是一个传统的水文预报模型。由于API模型采用经验性的产流方法，抓住了从降雨到径流这一现象的主要因子，因而模型的适用性强，参数易于调试，使用效果好，模型属多输入、单输出静态的系统数学模型, 主要用于一次洪水径流量预报, 在我国应用甚广。本文对API模型进行简要介绍和对其应用进行讨论。 关键字 API模型 单位线 净雨量 模型应用 1 API模型介绍 1.1模型简介 1969年美国天气局的W.T.西纳等人在此基础上研制API连续演算流域水文模型。该模型把河川径流分为两个组成部分——直接径流（即地表径流）和地下径流。分别进行模拟，两部分流量过程线叠加，即得流域出口断面的流量过程线。 第一种是对直接径流的模拟，包括两个主要环节。一个是API型降雨-径流关系，另一个是单位线。这个降雨-径流关系是时段性的，提供6h时段的直接径流量计算，而不是计算总暴雨径流量。这是通过一个新参数——滞留指数来实现。 第二种是对地下径流的模拟，也包括两个主要环节。在没有直接径流时，用一个计算地下径流的退水关系式；在有直接径流，则把地下径流过程性当作直接径流过程线的函数来计算。 1.2模型特点 此模型有两个重要特点。一是易于调试参数使之适应实测流量；二是以上四个主要环节可以依次调试，相互之间的影响很小。模型的调试，按以下次序进行：①地下水退水系数②地下水流量过程线③降雨-径流关系；④单位线 API 模型以流域降雨产流的物理机理为基础,以主要影响因素作参变量, 建立降雨量 P 与产流量R 之间定量的相关关系。 常用的参变数有前期影响雨量 Pa( 反映前期土湿) 、季节( 或用月份、周次, 反映洪水发生时间) 和降雨历时( 或降雨强度) 等, 也有采用雨型、暴雨中心位置等因素。 即R=f( p, pa, T, 季节) ( 1) R=f( p, pa, T) ( 2) 最常用的是三变量相关图: R=f( p, pa) ( 3) 参数 Pa 一般用经验公式计算。 Pa.t=k·Pt- 1+k2Pt- 2+…+knPt- n ( 4) 式中: Pa.t 为 t 日上午 8 时的前期影响雨量; n 为影响本次径流的前期降雨天数, 常取 15 d 左右; k为常系数, 一般可取 0.85 左右。为便于计算, 常将式( 4) 表达为递推形式: Pa.t+1=k·Pt+k2Pt- 1+…+knPt- n+1=k·Pt+k( k·Pt- 1+k2Pt- 2+…) =k·Pt +k·Pa.t=k( Pt+Pa.t) ( 5) 对无雨日: Pa.t+1=k·P a.t ( 6) 三变量相关图制作简单, 即按变数值( Pt, Rt) 的相关点绘于坐标图上, 并标明各点的参变量 Pa 值,然后根据参变量的分布规律以及降雨产流的基本原理绘制 Pa 的等值线簇。 流域汇流预报是指由净雨量预报流域出口断面的洪水流量过程, 包括地面径流、壤中流和地下径流流域汇流而汇集于出口断面的流量过程预报。 1.3单位线 单位线是指在给定的流域上, 单位时段内分布均匀的 1 单位净雨量的直接径流产流量所形成的流域出口断面流量过程线, 记为 UH。 一个流域的最适合的单位线，应是从有记录期间的一切暴雨中推出。因为这样分析需要大量的劳动，从来就不是现实的。本模型通过用两步走的办法，获得类似的成果。首先，选取若干次暴雨，用常规方法推导出一个单位线，把这个单位线看作第一次近似，一旦模型前面的各部分确定了，模型本身就作为调整单位线的工具。用上述试用单位线，或后来的更好的近似单位线，把若干年降水资料，按时序代入完整的模型，并把结果和实测的河川流量资料进行比较。这样比较，即包括对大大小小的数百次暴雨事件的定性检查，也指出单位线进一步修改的方向，这表现了真正的、广泛的资料取样。这样的试验，在电子计算机进行，既快又容易，而且为了取得最好的配线，可以按需要重复进行很多次［1］。 1.4降雨径流相关图 以雨前降水量Wo或Pa为中间变量，流域多次实测降水量P（扣除蒸发）、径流深R构建的P～Wo（Pa）～R相关关系。 1.5 基本思路 模型建立流程 产流域模型三要素计算 将洪水进行分析、计算, 统计降雨径流相关图所需的 P、Pa、R 等参数。 ( 1) 降水量 P按泰森多边形法计算流域面雨量。 选择起始降雨时段降雨量大于等于 2 mm 起计, 如果间降歇雨超过 3 个时段( 1 个时段为 3 h) , 则认为应重新划分 为一场洪水。 ( 2) 前期影响雨量 PaPa 值计算到降水开始的前一个时段, 计算公式如下:Pa , i=( Pa+∑Pti) × k1/24 式中: Pai 为降水开始时的前期影响雨量, mm; P