澳大利亚水量平衡模型及其应用检验.pdf

六、环境泥沙、生态泥沙及其他 ‘907‘ 澳大利亚水量平衡模型及其应用检验 王国庆1·2 姜越飞3 史忠海3 荆新爱2 李皓冰2 张风燃2 (1．河海大学水资源环境学院南京 200098； 2．黄河水利科学研究院 郑州450003； 3．郑州市环境监察支队 郑州450007) 摘要：水量平衡模型是目前水文及环境分析中最常用的工具和手段之一。本文介绍了澳大利亚水量平 衡模型的结构及计算原理，为检验模型的适用范围及应用效果，选取了不同尺度、分布于不同地区的8 个典型流域，对该模型的径流模拟效果进行了验证。结果表明，澳大利亚水量平衡模型对月径流过程具 有较好的模拟效果，率定期和检验期的模型效率系数均可超过60％，相对误差也基本可以控制在5％以 内，但对日流量的模拟效果相对较差；尽管该模型参数较少，但参数之间也具有一定的互补性。 关键词：水量平衡模型 参数率定 径流模拟 应用检验 1前言 流域水文模拟技术是现代流域管理中应用最为广泛的工具之一，计算机及“3s”技 术的快速发展，尽管在很大程度上促进了分布式流域水文模型的进步，限于对复杂流域 水文现象的认识程度及海量数据的需求，该类模型尚不能得到广泛应用。相比而言，在 现有的水文模拟技术中，水量平衡模型具有灵活性好和易于理解的优点o，是目前水文 分析计算和环境影响评价的重要工具和手段。 的径流重建，后来为满足生态学研究、干旱分析、气候变化和人类活动影响评价等不同 同的水量平衡模型【1~4】。澳大利亚水量平衡模型是由Walter Boughton博士提出的，最初 应用于无测站地区的径流模拟，后来逐步应用到半干旱流域水资源管理和环境变化影响 评价等多个领域[5】，并被纳入澳大利亚联合研究中心开发的流域水文模拟软件包 TOOLKIT；该模型是目前在澳大利亚应用较广泛的模型之一，并成功地应用到澳大利亚 衡模型做了比较分析，认为虽然水量平衡模型的参数较少，但有可能得到与复杂模型相 当的模拟精度峭J。 作者简介：王国庆，男，1971年出生，山东成武人。博士研究生，高级工程师．主要从事流域水文模拟方面研究。 o水利部水文信息中心．国家“九五”重中之重科技攻关专题(96—908—03-02)“气候异常对中国水资源及水分循环 影响评估模型研究”．2000年11月 ．908． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 黄河位于半干旱地区，同时也是世界上公认的最复杂的河流之一，具体表现在水少 沙多、水沙比例不协调、水文情势复杂等，因此黄河流域的水文模拟也是长期以来的难 点；鉴于澳大利亚水量平衡模型已有在半干旱地区成功应用的范例[6】，因此将该模型尝 试移植应用到水文、气象条件具有一定差异的流域，其验证结果可为目前的“数字黄河” 建设提供借鉴。 本文首先介绍了澳大利亚水量平衡模型的结构和计算原理，然后在澳大利亚和中国 的黄河流域分别选取了4个不同尺度、水文气象条件有一定差异的典型支流，对该模型 的径流模拟效果进行了验证讨论。 2澳大利亚水量平衡模型 WaterBalance 澳大利亚水量平衡模型(Australia Model，简称AWBM)是一个基于水 量平衡原理的降雨径流模型，其计算时段可以是小时、日或者月。模型的输入包括逐时 段降水量、流域蒸散发能力和实测径流量j部分，流域蒸散发能力通常由实测的潜在水 面蒸发代替。模型结构框图及计算流程如图l所示。 图1 澳大利亚水量平衡模型结构框图 模型中设置3种不同的地表水储蓄，其储蓄容量分别为C。、C2和C，，i种地表水 储蓄的面积与流域面积的百分比分别为A-、A2和A3，并满足限制条件彳l卅2叫3=1。一 般设置A1=0．134，A2--．43=0．433。不同地表水储蓄之间相互独立，根据水量平衡原理计算 每个时段的储蓄量。其水平衡方程为 (1) Store