Войти
Модель стекания является математической моделью, описывающее количество осадков - сток, отношения дождевого водосбора, водосборного бассейна или водораздела. Точнее, он создает гидрограф поверхностного стока в ответ на выпадение дождя, представленный и введенный в виде гиетографа. Другими словами, модель рассчитывает преобразование дождя в сток. Хорошо известной моделью стока является линейный резервуар, но на практике она имеет ограниченное применение. Модель стока с нелинейным резервуаром более универсальна, но все же она применима только для водосборов, площадь поверхности которых ограничена условием, что осадки можно считать более или менее равномерно распределенными по площади. В таком случае максимальный размер водораздела зависит от характеристик осадков в регионе. Если изучаемая территория слишком велика, ее можно разделить на подводные бассейны, а различные гидрографы стока можно объединить с использованием методов маршрутизации паводков.
Модели осадков-стока необходимо откалибровать, прежде чем их можно будет использовать.
Водораздел или дренажный бассейн 
Рисунок 1. Линейный резервуар. Гидрология линейного резервуара (рисунок 1) определяется двумя уравнениями.
где: Q - сток или расход; R - эффективный избыток или подпитка осадков или дождя; A - постоянный коэффициент реакции или коэффициент реакции с единицей [1 / T] S - водохранилище с единицей [L] dS - разность или малая величина приращение S dT является дифференциалом или небольшим приращением T
Уравнение стока Комбинация двух предыдущих уравнений приводит к дифференциальному уравнению, решение которого:
Это уравнение стока или уравнение расхода, где Q1 и Q2 - значения Q в момент времени T1 и T2 соответственно, а T2-T1 - небольшой временной шаг, в течение которого можно считать постоянным подзарядку.
Вычисление общего гидрографа При условии, что значение A известно, общий гидрограф может быть получен с использованием последовательного количества временных шагов и вычисления, с помощью уравнения стока, стока в конце каждого временного шага от стока в конце предыдущий временной шаг.
Агрегатный гидрограф Расход можно также выразить как: Q = - dS / dT. Подстановка здесь выражения Q в уравнение (1) дает дифференциальное уравнение dS / dT = A S, решение которого: S = exp (- A t). Заменяя здесь S на Q / A согласно уравнению (1), получаем, что: Q = A exp (- A t). Это называется мгновенным единичным гидрографом (IUH), потому что Q здесь равняется Q2 из вышеприведенного уравнения стока, используя R = 0 и принимая S за единицу, что делает Q1 равным A согласно уравнению (1). Наличие вышеупомянутого уравнения стока устраняет необходимость расчета общего гидрографа путем суммирования частичных гидрографов с использованием IUH, как это делается с более сложным методом свертки.
Определение фактора отклика A Когда коэффициент отклика A может быть определен из характеристик водосбора (водосборной площади), водохранилище можно использовать как детерминированную модель или аналитическую модель, см. Гидрологическое моделирование. В противном случае коэффициент A может быть определен из записи данных об осадках и стоках с использованием метода, описанного ниже в разделе « нелинейный резервуар». С помощью этого метода резервуар можно использовать как модель черного ящика.
Конверсия 1 мм / сутки соответствует 10 м 3 / сутки на гектар водосбора 1 л / с на га соответствует 8,64 мм / сутки или 86,4 м 3 / сутки на га.
Рисунок 2. Нелинейный резервуар. 
Рисунок 3. Коэффициент реакции (Aq, Alpha) в зависимости от расхода (Q) для небольшой долины (Рогбом) в Сьерра-Леоне. 
Рисунок 4. Фактический и моделируемый сток, долина Рогбом. 
Рисунок 5. Количество осадков и подпитка, долина Рогбом. 
Рисунок 6. Нелинейный резервуар с предварительным резервуаром для подпитки. В отличие от линейного резервуара, нелинейный резервуар имеет коэффициент реакции A, который не является постоянным, но является функцией S или Q (рис. 2, 3).
Обычно A увеличивается с Q и S, потому что чем выше уровень воды, тем выше становится пропускная способность. Поэтому коэффициент называется Aq вместо A. Нелинейный резервуар не имеет пригодного для использования единичного гидрографа.
В периоды без осадков или подпитки, т.е. когда R = 0, уравнение стока сводится к
или, используя единичный временной шаг (T2 - T1 = 1) и решая для Aq:
Следовательно, реакцию или коэффициент отклика Aq можно определить из измерений стока или разгрузки с использованием единичных временных шагов во время периодов засухи с использованием численного метода.
На рисунке 3 показано соотношение между Aq (Alpha) и Q для небольшой долины (Rogbom) в Сьерра-Леоне. На Рисунке 4 показан наблюдаемый и смоделированный или реконструированный гидрограф разгрузки водотока в нижнем конце той же долины.
Рисунок 7. Сток из водного баланса. Пополнение, также называемое эффективным количеством осадков или избытком осадков, может быть смоделировано предварительным резервуаром (рис. 6), представляющим подпитку как переполнение. Предварительный резервуар знает следующие элементы:
Подзарядка во время единичного временного шага (T2 − T1 = 1) может быть найдена из R = Rain - Sd Фактическое накопление в конце единичного временного шага находится как Sa2 = Sa1 + Rain - R - Ea, где Sa1 - это фактическое хранилище в начале временного шага.
Метод числа кривой ( метод CN) дает другой способ расчета пополнения баланса. Здесь начальная абстракция сравнивается с Sm - Si, где Si - начальное значение Sa.
Модель Нэша использует каскад линейных резервуаров для прогнозирования стока. Программное обеспечение для этой модели существует. Модель Нэша использует серию (каскад) линейных резервуаров, в которых каждый резервуар впадает в следующий до тех пор, пока не будет получен сток. Для калибровки модель требует серьезных исследований.
Рисунки 3 и 4 были сделаны с помощью программы RainOff, предназначенной для анализа осадков и стока с использованием нелинейной модели резервуара с предварительным резервуаром. Программа также содержит пример гидрографа сельскохозяйственной подземной дренажной системы, для которой значение A может быть получено из характеристик системы.
Гидрологическая модель SMART включает в себя подземный дренаж сельскохозяйственных культур, в дополнение к почвенным и грунтовым водоемам, чтобы моделировать вклад пути потока в речной сток.
V flo - еще одна программа для моделирования стока. V flo использует радиолокационные данные об осадках и данные ГИС для моделирования распределенного стока на основе физики.
Программная платформа WEAP (Water Evaluation And Planning) моделирует сток и просачивание на основе данных о климате и землепользовании, используя линейные и нелинейные модели резервуаров.
RS MINERVE программная платформа имитирует формирование свободной поверхности стекающего потока и его распространение в реках или каналах. Программное обеспечение основано на объектно-ориентированном программировании и позволяет гидрологическое и гидравлическое моделирование в соответствии с полураспределенной концептуальной схемой с различными моделями дождевого стока, такими как HBV, GR4J, SAC-SMA или SOCONT.
