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溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型

陈晓宏 颜依寒 李诚 危润初

陈晓宏, 颜依寒, 李诚, 危润初. 溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型[J]. 仁和测试. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.001
引用本文: 陈晓宏, 颜依寒, 李诚, 危润初. 溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型[J]. 仁和测试. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.001
Xiaohong CHEN, Yihan YAN, Cheng LI, Runchu WEI. Conceptual hydrological model of corrosional hill karst watershed and its application[J]. Rhhz Test. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.001
Citation: Xiaohong CHEN, Yihan YAN, Cheng LI, Runchu WEI. Conceptual hydrological model of corrosional hill karst watershed and its application[J]. Rhhz Test. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.001

溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.001
基金项目: 

国家重点研发计划资助项目 No.2017YFC0405900

国家自然科学基金资助项目 No.91547202

详细信息
    作者简介:

    陈晓宏(1963-), 男, 湖北公安人, 教授, 博士, 主要从事水资源与环境研究。E-mail:eescxh@mail.sysu.edu.cn

    通讯作者:

    危润初, E-mail:weirunchu@163.com

  • 中图分类号: TV121.7

Conceptual hydrological model of corrosional hill karst watershed and its application

Funds: 

the National Key R & D Program of China No.2017YFC0405900

the National Natural Science Foundation of China No.91547202

  • 摘要: 为弥补传统概念性水文模型在岩溶水文模拟上的缺陷,基于三水源新安江模型,采用多个线性水库表达岩溶地下系统的异质性,同时引入流域虚拟面积系数修正岩溶流域的非闭合性。将改进的概念性水文模型应用于湘中南典型溶蚀丘陵型岩溶流域,并在此基础上探讨岩溶流域非闭合性的动态变化。研究结果表明:①改进模型的日径流模拟精度提高11.21%,水量平衡误差及低水误差分别降低23.29%、27.64%;②岩溶地下汇流系统的多向性导致流域非闭合状态具有双重性;③地下汇流面积与时段降雨量呈正相关,然而受地下饱和程度的制约,地下汇流面积的变化率随时段降雨量的增大而减小;④由于岩溶地貌的蓄水滞水作用,地下流域受外侧补给的过程存在滞后性。模型的改进与拓展研究可为岩溶水文模拟提供新思路。
  • 图  1  研究区地表流域水文地质

    Figure  1.  Hydrologic and geologic conditions of research area

    图  2  基于新安江模型的岩溶流域概念性水文模型结构

    Figure  2.  Structure of modified conceptual karst hydrological model

    图  3  流域虚拟面积示意

    Figure  3.  Virtual area coefficient of the watershed f

    图  4  6个敏感参数对不同目标函数的敏感度

    Figure  4.  Sensitivity of 6 parameters to different objective functions

    图  5  1981年飞仙站逐日径流过程模拟结果

    Figure  5.  Simulation results of daily runoff in 1981

    表  1  岩溶流域概念性水文模型参数取值范围

    Table  1.   Range of parameters of conceptual karst hydrological model

    参数名称 物理意义 取值范围
    KE 蒸发皿系数 [0.7, 1.1]
    WUM 上层流域蓄水容量/mm [5, 30]
    WLM 下层流域蓄水容量/mm [60, 120]
    C 深层蒸散发系数 [0.08, 0.2]
    B 蓄水容量曲线指数 [0.1, 0.4]
    SM 自由水蓄水库容量/mm [10, 150]
    EX 自由水蓄水容量曲线指数 [1, 1.5]
    A1* 大型岩溶面积占比/% [3.26, 9.70]
    K23* 自由蓄水库中速、慢速地下出流系数 [0.01, 0.7]
    A2* 中速地下水出流系数占比/% [1, 70]
    KK1* 快速线性水库调蓄系数/h [24, 120]
    KK2* 中速线性水库调蓄系数/h [120, 480]
    KK3* 慢速线性水库调蓄系数/h [480, 1 920]
    f* 流域虚拟面积系数 [0.5, 2.0]
    注:*为改进模型新增设的参数。
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    表  2  模型精度评定

    Table  2.   Results of calibration and validation

    序列 原始新安江模型 岩溶流域概念性水文模型
    F1 F2 F3 F1 F2 F3
    率定期(1977—1979年) 0.614 5 0.095 3 0.138 2 0.683 4 0.073 1 0.100 0
    验证期(1980—1981年) - - - 0.732 2 0.162 7 0.112 3
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    表  3  模型参数成果

    Table  3.   Validated parameters of conceptual Karst hydrological model

    参数 KE WUM/mm WLM/mm C B SM/mm EX A1/% K23 A2/% KK1/h KK2/h KK3/h f
    取值 0.98 5.22 110.93 0.18 0.105 122.2 1.38 9.56 0.06 59.03 69.56 170.33 1 389.23 1.4
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    表  4  f与降雨特征值的响应函数及效果

    Table  4.   Response functions between f and precipitation characteristics

    拟合函数 ①当日降雨量 ②前1日降雨量 ③前3日降雨量(含当日) ④前3日降雨量(不含当日)
    F1 fa fb F1 fa fb F1 fa fb F1 fa fb
    线性函数(a) 0.696 7 0.026 1 1.134 9 0.713 9 0.080 7 0.922 9 0.714 2 0.024 2 0.880 9 0.720 0 0.032 4 0.921 4
    指数函数(b) 0.694 1 0.012 8 1.224 1 0.703 1 0.029 1 1.138 6 0.717 8 0.014 7 0.979 6 0.717 6 0.016 3 1.058 7
    对数函数(c) 0.702 7 0.359 0 0.729 3 0.729 4 0.715 3 0.528 8 0.705 5 0.344 6 0.504 4 0.721 5 0.424 1 0.536 2
    注:①-a表示当日降雨量线性函数, 其他类同。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-01
  • 网络出版日期:  2019-12-06

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