Гидрология модель HBV , или модель Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning, является компьютерное моделирование используется для анализа речного сброса и загрязнения воды . Разработанная первоначально для использования в Скандинавии , [1] [2] [3] эта гидрологическая транспортная модель была также применена в большом количестве водосбора на большинстве континентов. [4] [5]
Моделирование разряда
Это основное применение HBV, которое претерпело множество усовершенствований. [6] Он включает в себя следующие процедуры:
- Снежная рутина
- Режим увлажнения почвы
- Функция ответа
- Порядок маршрутизации
Модель HBV - это сосредоточенная концептуальная модель водосбора, которая имеет относительно немного параметров модели и минимальные требования к входным воздействиям, обычно суточной температуре и суточным осадкам. Сначала снег рассчитывается после определения пороговой температуры таяния (TT обычно 0 ° C) и параметра CMELT, который отражает эквивалент талого снега для разницы температур. Результат делится на жидкую часть, которая является поверхностным стоком, и вторую часть, которая просачивается. Во-вторых, влажность почвы рассчитывается после определения начального значения и полевой емкости (FC). Третий расчет фактического испарения (ETPa), сначала с использованием внешней модели (например, Пенмана) для определения потенциального ETP, а затем подгонки результата к температурам и постоянной точке увядания (PWP) рассматриваемого водосбора. Параметр C, который отражает увеличение ETP с разницей в температурах (фактическая температура и среднемесячная температура). Модель состоит из рассмотрения водосбора как 2 резервуаров (S1 и S2), соединенных вместе перколяционным потоком, приток к первому резервуару рассчитывается как поверхностный сток, который остается от начальных осадков после расчета инфильтрации и эвапотранспирации. Отток из первого резервуара делится на два отдельных потока (Q1 и Q2), где Q1 представляет собой быстрый поток, который запускается после определенного порога L, который должен быть определен пользователем, а Q2 - промежуточный поток. Константа K1 используется для определения оттоков в зависимости от хранилища в S1. Чтобы учесть скорость перколяции, используется постоянная Kd, так как накопитель S1. Отток из второго резервуара считается функцией потока грунтовых вод (Q3) от постоянного K2 и накопления в S2. Общий поток, образовавшийся в результате определенного дождя, является суммой трех потоков. Результат модели позже сравнивается с фактическими измеренными значениями расхода, и параметр Nasch используется для калибровки модели путем изменения различных параметров. Всего модель имеет 9 параметров: TT, Cmelt, FC, C, PWP, L, K1, K2, Kd. Для хорошей калибровки модели лучше использовать моделирование Монте-Карло или метод GLUE, чтобы правильно определить параметры и неопределенность модели. Модель довольно надежна, но, как обычно, для хороших результатов необходимы хорошие исходные данные. Чувствительность модели HBV к неопределенности параметров была исследована [7], выявив существенные взаимодействия параметров, влияющие на уникальность калибровки и некоторую зависимость от состояния. HBV использовался для моделирования разряда во многих странах мира, включая Бразилию , Китай , [8] Иран , [9] Мозамбик , [10] Швецию , [11] [12] [13] Швейцарию [14] и Зимбабве . [15] HBV также использовался для моделирования внутренних переменных, таких как уровни грунтовых вод. [16] Модель также использовалась для исследований по обнаружению гидрологических изменений [17] и исследований воздействия изменения климата. [18] [19]
Модель HBV существует в нескольких вариантах. Одна из версий, специально разработанная для образовательных учреждений с удобным графическим пользовательским интерфейсом , - это свет HBV . [20]
Моделирование отложений и растворенных веществ
Модель HBV также может моделировать речной перенос наносов и растворенных твердых частиц. Lidén смоделировал перенос азота , фосфора и взвешенных отложений в Бразилии , Эстонии , Швеции и Зимбабве . [21] [22]
Смотрите также
Рекомендации
- ↑ Bergström, S., 1976. Разработка и применение концептуальной модели стока для скандинавских водосборов, Отчет SMHI RHO 7 , Norrköping, 134 стр.
- Перейти ↑ Bergström, S. 1995. Модель HBV. В: Сингх В.П. (ред.) Компьютерные модели гидрологии водоразделов . Публикации по водным ресурсам, Highlands Ranch, CO., Стр. 443-476.
- ^ Бергстрём, Стен; Линдстрем, Горан (26 мая 2015 г.). «Интерпретация процессов стока в гидрологическом моделировании - опыт подхода HBV». Гидрологические процессы . 29 (16): 3535–3545. DOI : 10.1002 / hyp.10510 . ISSN 0885-6087 .
- ^ Oudin Л., Hervieu Ф., Мишель С., Перрен, К., Андреасян В., Anctil, Ф. и Loumagne, C. 2005. Какой потенциальный вход эвапотранспирация для сосредоточенной модели выпавших осадков? Часть 2 - На пути к простой и эффективной модели потенциального суммарного испарения для моделирования дождевых осадков и стока. Журнал гидрологии , 303 , 290-306. [1]
- ^ Перрен, К., Мишель С. и Андреасян, В. 2001. Имеет большое количество параметров модели повышения производительности? Сравнительная оценка общих модельных структур водосбора на 429 водосборах. Журнал гидрологии , 242 , 275-301. [2]
- ^ Линдстрем, Г., Гарделин, М., Йоханссон, Б., Перссон, М. и Бергстрём, С. 1997. Разработка и испытание распределенной гидрологической модели HBV-96. Журнал гидрологии , 201 , 272-288. [3]
- ^ Абебе, Н.А., Огден Ф.Л., и Н. Радж-Прадхан, 2010. Анализ чувствительности и неопределенности концептуальной модели дождевых осадков-стока ВГВ: последствия для оценки параметров. J. Hydrol., 389 (2010): 301-310. [4] .
- ↑ Zhang, X. and Lindström, G. 1996. Сравнительное исследование шведской и китайской гидрологической модели. Бюллетень водных ресурсов , 32 , 985-994. [5]
- ↑ Masih, I., Uhlenbrook, S., Ahmad, MD и Maskey, S. 2008. Регионализация концептуальной модели дождевого стока на основе подобия кривой продолжительности потока: тематическое исследование из бассейна реки Кархех, Иран. Тезисы геофизических исследований, SRef-ID: 1607-7962 / gra / EGU2008-A-00226. [6]
- ^ Андерссон, Л., Хельстрем, С.-С., Kjellström, Е., Losjö, К., Rummukainen, М., Самуэльсон, П. и Уилк, J. 2006. Моделирование Доклад: Влияние изменения климата на водные ресурсы в водосборный бассейн Пунгве. Отчет SMHI 2006-41 , Норрчёпинг, 92 стр. [7] [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Зайберт, Дж. 1999. Регионализация параметров для концептуальной модели дождевого стока. Сельскохозяйственная и лесная метеорология , 98-99 , 279-293. [8]
- ^ Зайберт, Дж., 2003. Надежность прогнозов модели вне условий калибровки. Северная гидрология , 34 , 477-492. [9] Архивировано 21 июля 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Тойчбейн, Клаудиа; Зайберт, янв (август 2012 г.). «Коррекция смещения моделирования региональной климатической модели для гидрологических исследований воздействия изменения климата: обзор и оценка различных методов». Журнал гидрологии . 456–457: 12–29. DOI : 10.1016 / j.jhydrol.2012.05.052 . ISSN 0022-1694 .
- ^ Аддор, Нанс; Рёсслер, Оле; Кёплин, Нина; Гус, Матиас; Вайнгартнер, Рольф; Зайберт, янв (октябрь 2014 г.). «Устойчивые изменения и источники неопределенности в прогнозируемых гидрологических режимах водосборов Швейцарии» (PDF) . Исследование водных ресурсов . 50 (10): 7541–7562. DOI : 10.1002 / 2014wr015549 . ISSN 0043-1397 .
- ^ Лиден, Р. и Харлин, Дж. 2000. Анализ концептуальных характеристик моделирования дождевых осадков и стока в различных климатических условиях. Журнал гидрологии , 238 , 231-247. [10]
- ^ Зайберт, Дж., 2000. Многокритериальная калибровка концептуальной модели дождевого стока с использованием генетического алгоритма. Гидрология и науки о Земле , 4 (2) , 215-224. [11]
- ^ Зайберт, Ян; Макдоннелл, Джей Джей (2010). «Воздействие растительного покрова на речной сток: подход к моделированию с обнаружением изменений, учитывающий неопределенность параметров» . Журнал гидрологических наук . 55 (3): 316–332. DOI : 10.1080 / 02626661003683264 .
- ^ Дженичек, Михал; Зайберт, Ян; Штаудингер, Мария (январь 2018 г.). «Моделирование будущих изменений сезонного снежного покрова и воздействия на летние меженные потоки в альпийских водосборах». Исследование водных ресурсов . 54 (1): 538–556. DOI : 10.1002 / 2017wr021648 . ISSN 0043-1397 .
- ^ Teutschbein, C .; Sponseller, РА; Грабс, Т .; Blackburn, M .; Бойер, EW; Hytteborn, JK; Бишоп, К. (ноябрь 2017 г.). «Будущая нагрузка речного неорганического азота на Балтийское море из Швеции: комплексный подход к оценке последствий изменения климата» . Глобальные биогеохимические циклы . 31 (11): 1674–1701. DOI : 10.1002 / 2016gb005598 . ISSN 0886-6236 .
- ^ Зайберт, Ян; Вис, Марк (2012). «Обучение гидрологическому моделированию с помощью удобного программного пакета для моделирования водосбора и стока» . Hydrol. Earth Syst. Sci . 16 (9): 3315–3325. DOI : 10.5194 / Hess-16-3315-2012 .
- ^ Лиден, Р., Концептуальные модели стока для оценок переноса материалов , докторская диссертация, Лундский университет , Лунд, Швеция (2000)
- ^ Лиден, Р., Харлин, Дж., Карлссон, М. и Рамберг, М. 2001. Гидрологическое моделирование мелких отложений в реке Одзи, Зимбабве. Вода С.А. , 27 , 303-315. [12] [ постоянная неработающая ссылка ]
Внешние ссылки
- Модель HBV в Департаменте климата Швеции (SMHI)
- Свет HBV в Цюрихском университете
- Код HBV Matlab (сосредоточенная версия)
- Пре- и постпроцессор HBV-EC "Green Kenue" бесплатно скачать в Канадском центре гидравлики
- Программа HBV в RS MINERVE в CREALP (сосредоточенная версия)