1、包頓模型,一、模型的發(fā)展 二、模型的結(jié)構(gòu) 三、模型的參數(shù)與變量 四、模型的機(jī)理 五、模型的優(yōu)缺點(diǎn),一、模型的發(fā)展,1966 年澳大利亞包頓（W.C.Boughton）根據(jù)澳大利亞干旱與半干旱地區(qū)的特點(diǎn)，研制成功一個(gè)以日為計(jì)算時(shí)段的概念性流域水文模型稱(chēng)為包頓模型，在所有有名的流域水文模型中其結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的，在澳大利亞、新西蘭等國(guó)有著廣泛的應(yīng)用。 其起源文獻(xiàn)為：W.C.Boughton.A Mathematical Catchment Model for Estimating RunoffJ.Hydrology,(NewZealand),l 968,Vol.7.,什么特點(diǎn)？,干旱與半干旱地區(qū)特點(diǎn),

2、二、模型的結(jié)構(gòu),模型通過(guò)四個(gè)蓄水層模擬流域的蓄水、排水剖面： 1.截留層 2.上土壤層 3.排水層 4.下土壤層 各層分別設(shè)置一個(gè)蓄水容量，它們控制著模型的蒸發(fā)、下滲和徑流。 本模型不考慮地下水變化及地下水對(duì)徑流的補(bǔ)給,截留層,上土壤層,排水層,下土壤層,降雨,溢流,溢流,地面徑流,溢流下滲,下滲,蒸散發(fā),滲漏至地下水層,三、模型的參數(shù)與變量,1.模型參數(shù)（9個(gè)） 1）各層蓄水容量參數(shù) VSMAX：截留層的蓄水容量（點(diǎn)） USMAX：上土壤層的蓄水容量（點(diǎn)） DSMAX：排水層的蓄水容量（點(diǎn)） SSMAX：下土壤層的蓄水容量（點(diǎn)） 2）蒸發(fā)參數(shù) PV：蒸發(fā)屬于上層土壤的份額（無(wú)單位） EVPM

3、AX：當(dāng)土壤含水量為田間持水量時(shí)的最大可能蒸發(fā)強(qiáng)度（點(diǎn)/d），為上層和下層之和。,3）下滲參數(shù) FC:當(dāng)下土壤層蓄滿(mǎn)時(shí)的日下滲強(qiáng)度（點(diǎn)/d） FO:當(dāng)下土壤層放空時(shí)的日下滲強(qiáng)度（點(diǎn)/d） KF:經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（1/點(diǎn)/d）,2.常見(jiàn)變量 VS:截留層蓄水量（點(diǎn)） US:上土壤層蓄水量（點(diǎn)） DS:排水層蓄水量（點(diǎn)） SS:下土壤層蓄水量（點(diǎn)） E:蒸發(fā)能力（點(diǎn)/d）（最大可能蒸散發(fā)量）,四、模型的機(jī)理,1.截留層（模擬植物截留）,時(shí)段內(nèi)溢流量OV=,0,VS1-VS2+PP-EV,PPVSMAX,PPVSMAX,截留層,時(shí)段降雨量PP,時(shí)段內(nèi)截留 蒸發(fā)量EV=E,時(shí)段內(nèi)溢流量OV,蓄水容量VSMAX

4、 時(shí)段初蓄量VS1 時(shí)段末蓄量VS2,2.上土壤層與排水層,上層土壤蒸散發(fā)EU= min,PV*E,PV*EVPMAX*US/USMAX,時(shí)段內(nèi)溢流量OU=,0,US1-US2+OV-EU,OVUSMAX,OVUSMAX,上土壤層,截留層溢流OV,上土壤層日溢流OU,上土壤層日蒸散發(fā)EU,蓄水容量USMAX 時(shí)段初蓄量US1 時(shí)段末蓄量US2,日下滲量 F=FC+(FO-FC)e-KF*SS,時(shí)段溢流量 OD,溢流下滲 FD=F*tanh(OD/F),地面徑流 Q=OD-FD,水量平衡方程式 DS2=DS1+OU-F-FD-Q,排水層,上土壤層日溢流OU,日下滲量 F,地面徑流Q,溢流下滲FD

5、,蓄水容量DSMAX 時(shí)段初蓄量DS1 時(shí)段末蓄量DS2,（蓄水量超過(guò)DSMAX）,上土壤層,排水層,溢流,地面徑流,下滲,溢流,溢流下滲,蒸散發(fā),什么是溢流下滲？,如何反映超滲產(chǎn)流？,溢流強(qiáng)度=降雨強(qiáng)度,溢流強(qiáng)度穩(wěn)定下滲率,溢流強(qiáng)度=穩(wěn)定下滲率,溢流強(qiáng)度穩(wěn)定下滲率,3.下土壤層,下層土壤蒸散發(fā)ES = min,(1-PV)*E,(1-PV)*EVPMAX*SS/SSMAX,下層土壤日下滲量FS=,0.001SS,水量平衡方程式 SS2=SS1+F+FD-FS-ES,（設(shè)計(jì)為每日有0.1%的下土壤層蓄水量滲漏至地下水層）,下土壤層,溢流下滲,下滲,滲漏至地下水層,蒸散發(fā),注意： 由于干旱與半干旱地區(qū)的包氣帶比較厚，因此并不容易蓄滿(mǎn)，因此模型設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有設(shè)值下層土壤的門(mén)檻值，即不產(chǎn)生溢流。若想達(dá)到此效果，SSMAX應(yīng)設(shè)置的較大，模型運(yùn)行中就不會(huì)產(chǎn)生超蓄現(xiàn)象了，否則模型將無(wú)法運(yùn)行下去。,五、模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 1.模型適用于干旱與半干旱地區(qū)。 2.模型具有一定的物理意義。 3.模型需要率定的參數(shù)有9個(gè)，獨(dú)立性好，調(diào)試方便。 4.考慮了植物截流對(duì)產(chǎn)流的影響。,缺點(diǎn)： 1.沒(méi)有考慮