论文总字数：16293字

目 录

一、 绪论 1

（一） 研究的目的和意义 1

（二） 国内外研究进展 1

（三） 本文主要研究内容 2

二、研究区概况 2

三、1960年至2008年汉江流域降雨时空分布特征 3

（一）资料来源 3

（二） 研究方法 4

1 pearson相关系数 4

2 Mann-Kendall检验方法 5

（三） 雨日数与降雨量的关系 6

（四） 汉江流域降雨量时空分布特征 8

1 降雨量空间分布特征 8

2 降雨量时间分布特征 11

四、 新安江模型在江口流域的应用研究 17

（一） 模型简介 17

1 模型结构 17

2 模型参数 18

（二） 模型建立 19

1 江口流域概况和资料选取 19

2 基于arcgis的子单元流域划分 19

3 原始资料的处理 21

（三） 参数率定 22

1 K值的率定 22

2 其他参数的率定 23

（四） 日模型模拟 24

（五） 模拟误差分析 25

五、 结论与展望 26

（一） 结论 26

（二） 展望 26

1960年-2008年汉江流域降水时空分布特征及新安江模型应用研究

石文伯

，China

Abstract：The Hanjiang River Basin is the source of water supply in the middle route of the South - to - North Water Diversion Project. Based on the analysis of the temporal and spatial distribution characteristics of rainfall in the Hanjiang River Basin from 1960 to 2008, this paper studies the application of the Xin'anjiang model in the estuary of the Hanjiang River, and provides reference for the flood forecast. The results show that the spatial distribution of rainfall in the Hanjiang River Basin is increasing from 1960 to 2008, and the rainfall is gradually increasing from west to southeast to southeast, especially in the southeast direction. In the time distribution of rainfall, the annual rainfall of most stations in the Hanjiang River basin The rainfall in Nanyang station increased, and the trend of rainfall reduction in Hanzhong station was more obvious, and the rainfall was increasing by the significance level of 0.1; the rainfall of Zaoyang station, Tianmen station and Wuhan station in the downstream site showed an increasing trend; Hanzhong station and Wuhan station , The Nanyang station has a sudden change in 1977, and the Xin'anjiang model has good effect in the application of the estuary and estuary of the Hanjiang River. However, the daily model is validated because of the spatial and temporal distribution of rainfall and the data processing The problem is not satisfactory.

Key Words：Hanjiang River Basin;Temporal distribution of rainfall; pearson correlation analysis; Mann-Kendall test; Xin'anjiang model

绪论

研究的目的和意义

水是所有事物的起源，任何事物都离不开水。近几年，水资源的合理开发利用和可持续发展成为了一个热门话题，如何科学可持续的利用水资源也成为了一个问题。随着经济的发展，汉江流域水资源分配矛盾成为了一个亟待解决的问题。同时，汉江作为南水北调水源之一还担负着向北方输送水资源的任务。了解汉江流域环境和降雨时空分布特征是水资源开发和分配的前提，同时洪涝灾害是对人类生产生活影响最大的自然灾害之一，有效减少洪涝灾害的措施之一就是进行洪水预报。研究区域汉江流域是一个洪涝灾害频发的流域，著名的洪水有1935年汉江特大洪水受灾人数约八百万人，1983年7月安康全城被淹没。对汉江流域降雨时空分布的研究，可以更加细致地了解该地区降雨在时间和空间上的分布特性。为了提高洪水预报精度，为水资源的开发利用提供高精度水文资料，本文在分析1960-2008年48a的汉江流域降雨时空分布特征的基础上，研究新安江模型在汉江江口流域的应用，为该流域洪水预报提供参考意见。

国内外研究进展

陈燕飞、张翔^[1]根据1960年至2003年汉江流域13个水文站的月平均气温资料和温度降雨资料，采用高桥蒸发模型模拟了汉江流域年径流量，采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降雨、径流、蒸发量的变化趋势，并使用Hurst分析了变化趋势。李柏山等人^[2]选择了汉江流域三个典型地区的气温和降水资料，结果表明，汉江流域年平均气温在过去60年来呈上升趋势，但在90年代突变后，进入明显的变暖期，2008年的升温幅度从1951年到2010年达到最大，四季呈现升温趋势；春季，秋季，冬季降水呈下降趋势，夏季降水量缓慢下降；1951至2010年，汉江上游平均气温升高，降雨量增加；汉江中下游平均气温升高，降水量下降。王延安等^[3]分析了汉江上游降水，径流暴雨等水文要素，并分析了其在汉江流域上游年际变化，年均分布和水文资料分布情况，探讨了流域灾害性洪水的演化与水文特征 。朱明勇等人^[4]研究了汉江流域47个地区侵蚀降水的时空特征，结果表明侵蚀性降雨变化趋势大于普通降雨量的变化趋势，年暴雨降雨量与普通降水量相似，但变化大于侵蚀性降水，侵蚀降雨量和普通降水量从东南向西北下降，降雨异常很大。潘雅婧等人^[5]使用二次小波分析，小波分解和R / S分析法，分析和预测1961年至2006年汉江流域中下游九个国家气象站的降雨周期和趋势；预测结果表明：汉江中下游气象站周期不等，有5年短周期，有10-15年中长周期，少数气象站还存在40年长周期；汉江流域中下游降雨时间序列存在较为明显的赫斯特显现，将面临较大的防洪压力。

自1969年以来，Freeze和Harlan ^[6]发表了一篇“物理基础水文反应模型蓝图”四十多年以来，科学家们不断的发展基于水动力理论的分布式水文模型。然而，物理分布式水文模型发展却陷入了僵局^[7]。因此，科学家、水文学家开始致力于物理分布式水文模型的发展。基于多年的科学研究和实际应用，物理分布式水文模型具有参数少、结构较为简单、模拟精度稳定可靠和可应用程度广等优点。

新安江模型及其理论基础是赵人俊教授团队^[8]在1960年至1970年创立并逐步完善的。1964年，赵人俊^[9]分析多年的产汇流计算和多年水文资料的特征后，发现了降雨量超过一定值后降雨和径流几乎呈正相关，因此提出了蓄满产流的概念，从而奠定了新安江模型的理论基础。在这之后的十多年内，赵人俊团队又通过对流域水文的研究，给出了蒸发、产流、汇流等流域水文活动步骤的计算公式，并在1973年研究新安江水库入库流量预报方案时初次提出新安江模型。 在之后的实际工作的应用中，新安江模型在理论和结构等方面进行了完善和发展， 并在1980年左右趋于成熟，形成了一个成熟的、适合我国湿润和半湿润地区应用的降雨径流模型^[10]。

新安江模型参数依据其模型结构及作用可分为四个层次，并以层为单位率定模型参数^[11]。参数可分为蒸散发、产流、分水源、汇流等四类。其中蒸散发：K、WUM、WLM、C，产流量：WM、B、IMP，分水源：SM、EX、KG、KSS，汇流：KKG、KKSS、UH、n、XE、K上述参数中有些参数是敏感的，不敏感的参数可根据经验定下来，或在敏感参数求出后，个别地加以调整，K值虽然为敏感参数但并不是模型结构内参数，它的作用是将实测蒸发转化为模型输入蒸发量，敏感参数基本都处于模型高层^[12]。

朱求安，张万昌等人^[13]对新安江模型汉江江口流域的适用性进行了研究，根据三水源新安江模型参数分层率定的方法，依据1981-1983的逐日降雨、蒸发和径流资料和次洪资料分别进行了日模型和次洪模型的参数率定，同时依据1984年和1985年和两场洪水的资料进行了日模型和次洪模型的模拟，模拟分析表明，降雨资料的完整程度和处理方法对模型模拟精度有着重要的影响，日流量模拟的效率系数绝大部分在0.83以上，次洪流量模拟的效率系数都在0.88以上，模型在研究区应用效果较为理想，可为模型的推广提供参考意见。

本文主要研究内容

分析1960-2008年汉江流域降雨空间分布特征分析及其分析新安江模型在汉江江口流域的应用及适应性。

二、研究区概况

汉江流域历史文化悠久，是长江流域中人口密集经济发达的地区，在国民经济中具有关键的作用和地位。汉江是长江中游最大的支流，干流流经陕、鄂两省，发源于陕南秦岭地区，经由武汉市汇入长江，全长1 577 km，落差1964 m，流域集水面积为159 000 km²，流域包括湖北省、陕西省、河南省、四川省、重庆市、甘肃省等六个省市的20多个地区、78 个县或地级市，地势西北高，东南低。

汉江流域地处30°～34°N，106°～114°E，全流域集水面积为15.9万km²，属亚热带季风气候区，气候温暖湿润，地处我国南北水文、气候特征变化的过渡带，流域水资源丰富。多年平均降水量为600-1700 mm，多年平均气温为14.6 ℃，年平均相对湿度74%，径流量年内分配不均，75%的水量集中在5~10月，而且具有年际径流变化较大的特点。江流域地形复杂，且受北亚热带季风影响，是气候变化脆弱地带。

图1 汉江流域图

三、1960年至2008年汉江流域降雨时空分布特征

（一）资料来源

通过中国气象数据共享网，选取13个站点的1960年-2008年累年月降雨资料和逐年月降雨资料。汉江流域所使用气象站点和气象站情况见图2 和表1。

图2 汉江流域研究气象站分布图

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