Предположения и формулы для расчета
Предполагается, что каждый ряд резервуаров представляет определенную зону водосбора, причем самый нижний соответствует зоне, ближайшей к русловой сети
В модели различаются два типа воды — связанная вода, а именно почвенная влага, и свободная вода, которая может перемещаться как вертикально вниз, так и в горизонтальном направлении
Предусмотрено также, что свободная вода пополняет влагозапас почвы за счет действия капиллярных сил
Модель рассчитывает потери на суммарное испарение с бассейна на основе данных о величинах измеренного или вычисленного суточного испарения
Основная расчетная схема в пределах каждого резервуара включает функцию сброса, определяемую как:
x — объем резервуара; t — время
Отток воды за единицу времени t равен 
Величина 
рассчитывается для каждого выпускного отверстия в зависимости от величины α и заданного временного интервала
Порядок расчетов
Для верхнего резервуара:
i) исключение суммарного испарения
ii) перевод свободной воды в почвенную влагу iii) добавление дождевых осадков или талых вод
iv) расчет притока в русловую сеть (боковой сток) и просачивания (сток вниз) и исключение этих величин из объемов свободной воды
Для нижерасположенного резервуара:
i)исключение суммарного испарения в зависимости от иерархии приоритетов
ii)перевод свободной воды в почвенную влагу
iii)добавление воды, просочившейся из верхнего резервуара
iv)расчет притока в русловую сеть (боковой сток) и просачивания (сток вниз) и исключение этих величин из объемов свободной воды
Расчет притока в русловую сеть
Приток в русловую сеть — это выходной результат по блоку расчета влажности в модели
Гидрограф стока строится по данным о притоке воды в русловую сеть в предположении, что:
Q — сток
S — запас воды в русловой сети
K — дополнительный параметр модели
Ограничение накладывается на соотношение dQ/dS, чтобы сток в реке не мог превысить запас воды в русле.
Модель HBV
Модель HBV в Шведском метеорологическом и гидрологическом институте
Он преобразует осадки, температуру воздуха и потенциальное суммарное испарение либо в снеготаяние, либо в сток или приток в водохранилище
Модель описывает общий баланс воды следующим образом
P — осадки
E — суммарное испарение
Q — сток
SP — снежный покров
SM — влажность почвы
UZ —верхняя зона подземных вод
LZ — нижняя зона подземных вод
VL — объем озер
Компоненты модели
Водосбор разбивается на частные водосборы
Модель включает в себя подпрограммы для расчета: - метеорологической интерполяции - накопления снега и снеготаяния - суммарного испарения - влажности почвы - суммарного стока
- трансформации движения воды по рекам и через озера
Для водосборов определенного высотного положения осуществляется дополнительное деление на высотные зоны. Каждую высотную зону можно подразделить на подзоны по типу растительности, например лесные и не лесные территории.
Расчет составляющих компонентов модели
Расчет снеготаяния основан на расчете теплозапаса через градусо-дни температуры воздуха. При таянии учитывается высотное зонирование. Предполагается, что снежный покров сохраняет талую воду до тех пор, пока не будет исчерпана водоудерживающая способность снега. Если температура опускается ниже порогового значения, то эта вода постепенно вновь замерзает
Учет влажности почвы основан на изменении метода резервуаров в предположении о статистическом распределении накопительных способностей бассейна. Это является основой контролирования информации о стоке
Потенциальная эвапотранспирация с ростом дефицита влажности почвы в модели сводится к фактическим значениям испаряемости и происходит только с поверхности озер в безледоставный период
Условия ледоставного периода моделируются простым заданием в подпрограмме температуры воздуха, что на выходе дает значения разницы температуры воздуха и поверхности озера
Расчет стока
Перерасчет избыточной почвенной влаги в сток
Учет осадков, выпадающих непосредственно на поверхность водного объекта озер
Учет испарение с бассейнов и водной поверхности
Сток рассчитывается как сумма стоков из одного верхнего и одного нижнего резервуаров, дающих соответственно быстрый и медленный базисный сток гидрографа
Озера могут моделироваться явно, так, чтобы изменение уровня воды наблюдалось в озерах, находящихся на выходе из подбассейна
Трансформацию стока по длине водотока между подбассейнами описывается методом Маскингама (возможно рассмотрим) или просто временем добегания.
Входные параметры и особенности модели
Входные данные:
-количество осадков (суточные суммы)
-температура воздуха (среднесуточные значения)
-оценки возможного суммарного испарения
Стандартная модель может работать на основе средне - месячных данных
Последние версии модели HBV могут работать с ежечасными данными
Уникальная особенность модели – способность к автоматической
калибровке параметром на основе входных данных и гидрографа стока в замыкающем створе
Использование модели: проектировании водосливов, оценке водных ресурсов, оценке запасов питательных веществ и изучении изменений климата, а также для составления гидрологических карт