流域產(chǎn)匯流過程的理論探討及其應用.pdf

1、流域水文模型是洪水預報的主要工具，是減免洪水損失非常重要的非工程措施，也是合理利用水能、水資源的非工程措施。無論是重大問題的決策、水利工程的運行，還是防洪抗旱等均離不開水文模型的支撐。在我國半干旱半濕潤地區(qū)，現(xiàn)有的水文模型難以取得比較滿意的結果。本文選擇半干旱半濕潤典型代表區(qū)海河流域為研究對象，通過對流域降雨徑流響應的分析，確定了流域的產(chǎn)匯流機制以及影響產(chǎn)匯流參數(shù)的因素，據(jù)此建立了流域產(chǎn)匯流模型，并對模型進行了參數(shù)率定和驗證。主要研究內(nèi)

2、容如下： ⑴通過分析流域徑流對降雨的響應，認為流域的產(chǎn)流機制并非單一，而是與降雨特性和初始土壤含水量有關，如果降雨強度較小、初始土壤含水量高，以蓄滿產(chǎn)流方式為主；降雨強度大、初始土壤含水量低，以超滲產(chǎn)流方式為主。結合土壤的大孔隙下滲原理建立了流域大孔隙超滲和大孔隙蓄滿產(chǎn)匯流模型，在柳河流域和紫荊關流域得到了驗證。 ⑵匯流單位線決定了徑流模擬的精度，采用實測降雨徑流資料，通過基流分割和凈雨計算來推求的單位線，由于暴雨量級和

3、暴雨中心位置不同，單位線的形狀也不同。SCS無因次單位線和由概率密度函數(shù)推求的單位線在無資料地區(qū)是一種有效的匯流計算途徑。 ⑶為了提高模型參數(shù)率定的效率，對模型中的參數(shù)采用RSA和Sobol’兩種全局靈敏度分析方法進行了參數(shù)靈敏度分析，兩種方法在確定性系數(shù)、徑流總量誤差、相關系數(shù)和均方差等不同的目標函數(shù)控制條件下所得的結果基本一致。這樣，對模型中較為敏感的參數(shù)進行率定，不敏感的參數(shù)采用經(jīng)驗值即可。RSA法率定的參數(shù)不是一個最優(yōu)值

4、，而是對參數(shù)值一個較小范圍的確定，避免了參數(shù)的局部最優(yōu)解。 ⑷選擇下墊面變化較大的海河流域為研究對象，分析了其子流域柳河流域和紫荊關流域的下墊面變化對產(chǎn)匯流因子的影響。在柳河流域和紫荊關流域分別率定了大孔隙蓄滿產(chǎn)匯流模型和大孔隙超滲產(chǎn)匯流模型在80年代前和90年代后的兩組參數(shù)，用這兩組參數(shù)分別模擬歷史洪水。結果表明，由于下墊面的變化，相同降雨情況下90年代后的洪峰流量和洪水總量比80年代前有所減小，在柳河流域分別平均減少4.9％