流域產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，確定了流域的產匯流機制以及影響產匯流參數的因素，據此建立了流域產匯流模型，并對模型進行了參數率定和驗證。主要研究內

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，以蓄滿產流方式為主；降雨強度大、初始土壤含水量低，以超滲產流方式為主。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為了提高模型參數率定的效率，對模型中的參數采用RSA和Sobol’兩種全局靈敏度分析方法進行了參數靈敏度分析，兩種方法在確定性系數、徑流總量誤差、相關系數和均方差等不同的目標函數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進行率定，不敏感的參數采用經驗值即可。RSA法率定的參數不是一個最優(yōu)值

4、，而是對參數值一個較小范圍的確定，避免了參數的局部最優(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匯流模型和大孔隙超滲產匯流模型在80年代前和90年代后的兩組參數，用這兩組參數分別模擬歷史洪水。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％