Page 57 - 水利学报2021年第52卷第4期

己的需求做出选择。作为实质标准水文模型，新安江模型将继续发挥其作用。

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图 1 百度学术新安江模型相关期刊论文数 图 2 谷歌学术新安江模型相关论文数
本文试图回顾有关新安江模型研发的相关研究，冀望从中得到启发，展望模型发展的方向。如
有不周之处，还请指正。

2 新安江模型研究的回顾

期待新安江模型研发更注重可用性和易用性，本文主要对模型核心概念、参数空间特性、参数
率定及参数可移植性进行了回顾。
2.1 蓄满产流和现代产流机制研究 爱尔兰工程师 Mulvaney 在 1851 年发表的经验公式 ［10］ 是第一个从

雨量计算（洪峰）流量的公式。推理公式 ［11］ 虽然只是把式中的经验常数替换成径流系数，却跨出了把
产流和汇流区分处理的一大步。而 1930 年代初由 Sherman 提出的单位线理论 ［12］ 和 Horton 提出的渗透
公式 ［13］ 分别提供了汇流和产流计算手段，自然形成了预报流量过程线的强有力组合，对现代水文科
学，水文模拟产生了深远的影响。全流域超渗产流的概念被广泛接受。雨强大于下渗能力，即超渗
成为产流的唯一机制，产生的地表流也被冠名为超渗地表流或 Horton 地表流。Betson 于 1964 年证明
即使是超渗产流也仅在流域的一部分发生，提出部分产流区（partial area）的概念 ［14］ ，才开始改变这种
状况。而山坡水文学研究得出的变动产流区（variable source area）的概念 ［15-17］ 对产流机制的认知产生了
更大的影响。在此基础上，Dunne 和 Black 提出了饱和产流机制 ［18-19］ ，由此产生的地表流也被命名为
饱和地表流。在湿润地区，土壤发育较好，下渗能力大，超渗产流难以发生。另一方面，由于雨量
丰沛，地下水面一般比较浅，加上地形作用地下水向河道附近汇集，在其附近形成饱和或接近饱和

的区域，一旦降雨，这个区域就会成为或迅速成为产流区，而且会在降雨过程中扩大或缩小。TOP⁃
［5］
MODEL 正是由 Beven and Kirkby 提出的基于饱和产流机制的水文模型。
中国的水文规律及产流机制的研究比国外大约要迟 20 年。在大规模水利建设的推动下从 1950 年
代开始迅速发展，至 1960 年代中期就获得了一批重要的研究成果 ［20］ 。由于客观条件的限制，中国学
者主要对降雨径流关系及流量过程线进行了非常深入的研究 ［2，21］ ，并提出蓄满产流机制，也就是土壤
水分满足土壤蓄水容量以后才开始产流。更进一步把蓄水容量的空间分布统计归纳后投影到一条分
［22］
布曲线——即蓄水容量曲线上，得以非常简洁地表达产流量和产流区的时变性和非线性特征。Beven
［23］
将新安江模型恰如其分地分类为概率分布式模型（probability distributed model） 。蓄水容量曲线可以
说是新安江模型的核心，其统计投影手法也被很多水文模型，如 VIC 模型 ［24］ 、ARNO 模型 ［25］ 所借鉴，
为考虑流域水文特性的异质性开创了一个新的途径。
需要指出的是，蓄满产流虽然与饱和产流非常相似，但还是有一些区别。超渗产流和饱和产流
都是表述地表径流的产流机制，而蓄满产流则是描述总径流量的产流机制。所谓蓄满是指土层全层
达到田间持水量，蓄满以后进入土层的水分为自由水，最后在重力作用下以壤中流或地下水的形式
流出。在新安江模型里，产流和分水源是分别通过引进张力水蓄水容量曲线和自由水蓄水容量曲线
来处理的。

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