平原区产汇流模拟

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1、万方数据第35卷第6期砌年11月河海大学学报(自然科学版)J舢巾a10f‰IIaiuf．ive瑁时(NatuIalsckr脚)v01．35N0．6N胛，20a7平原区产汇流模拟王船海，王娟，程文辉，朱琰(河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098)摘要：针对平原区下垫面多样变化和在分区内分布不均匀的特点，将平原区分解为水面、水田、旱地与城镇建设用地4种下垫面，分剐采用不同的产流模型。根据圩区内外不同的汇流特性，分剐采用不同的汇流处理模式．以太湖流域为试验区进行检验，结果表明了该模拟

2、方法的可行性和有效性．关键词：产汇流；平原区；圩区；河网多边形中图分类号：Tvl21+．7文献标识码：A文章编号：1000一1980(2007)06—0627-06随着水文学理论的不断发展和人们对流域产汇流过程认识的不断深入，流域产汇流的模拟从传统水文学的集总式模拟发展到了利用(准)分布式模型进行模拟．流域按照地形特点可分为山丘区和平原区，山丘区除建有水库的可调控外，一般为无控制的天然流动；而对于平原区，地势平坦，河沟纵横交错，湖塘星罗棋布，河道交织成网，水系复杂，洼地众多，一般都建圩保护和建闸控制，而且平

3、原地区的水流运动受上游来水、当地降雨、下游顶托(如干支流顶托、河口潮汐顶托、台风增水顶托等)和人类活动等综合影响，洪水运动情况复杂，水流下泄不畅，常造成洪涝灾害，因此准确地模拟平原区产汇流就显得尤为重要⋯．平原区的产汇流模拟与山丘区的产汇流模拟相比较而言，无论是在理论方面还是在技术方面都存在着一些困难．山丘区下垫面单一且稳定，而在平原区，下垫面是多样且变化的，特别是水田，水田在作物生长期和非作物生长期属于不同类型的下垫面．山丘区河网为树状河网，水流总是从上游断面汇集到下游断面，只要知道下游控制断面的流量过程

4、即可检验其产汇流模拟正确与否；而平原区河网为环状河网，通常为非封闭多出口的系统，河道没有固定的流向，由于受测量技术与条件的限制，平原区产汇流模型的计算成果很难直接检验．近年来，一些研究开始考虑降水、地表水、地下水和土壤水的相互转化，将地下水位作为检验产汇流模型计算成果的指标，例如高建峰等[2]提出的五道沟地区“三水”转化水文模型，王发信等旧1提出的五道沟水文模型等．平原区产汇流模拟分为产流与汇流两部分．产流过程是指降雨经过扣损变成净雨，汇流过程是指净雨如何汇集到出口控制断面或排人河网．由于暴雨具有随时问变化

5、的空间分布。土壤、植被、地形、地貌、地质、水文地质等条件在空间上也呈不均匀分布，人类活动的影响一般也是时空变化的，所以在进行模拟计算时要将计算区域划分为若干个分区．在平原地区，一般都建圩堤保护和建闸控制，支流河道水流受到人工控制．当圩外河道水位不影响圩内防洪除涝时，圩区的涵洞、闸门是敞开的。圩内外是连通的．只有当圩外河道水位超过一定高程，影响圩内安全时，才运用涵洞、闸门、泵站等控制建筑物，使圩内的水位维持在一定的适宜水位．从调蓄水量角度来看，圩内外水面的调蓄作用是不一样的，圩外水面随河道洪水位同涨同落，真正

6、起到了调蓄洪水的作用．圩内水面虽然亦有一定幅度的变化，但这种变化幅度不大，对圩区的产水过程起到调蓄作用．但在洪水来临前，圩内水位可能已达适宜水位上限，对调蓄洪水作用不大．这就是在平原区产汇流模型中重视并区分圩内与圩外的原因．本文针对平原区坡面产汇流特点，重点研究平原区坡面到周边河网的产汇流过程；根据不同下垫面采用相应的产流模型，引入河网多边形的概念并研究了平原坡面汇流的分布式算法．1平原区的产流模拟，由于不同下垫面具有不同的产流规律，产流必须分开进行计算．下垫面对于数学模型中的产水量模拟十牧稿B期：2006

7、一u一06作者简介：王船海(1963一)。男，江苏海安人，副教授，硕士，主要从事水文水资源、计算水力学和GIs研究万方数据河海大学学报(自然科学版)第35卷分重要，是产水量模拟计算中的基础资料．但是在模拟计算过程中不能按照“全国土地利用现状”分类系统中的分类[⋯，把下垫面分得那样详细，因为那样详细的分类不仅资料难以取得，模型中也很难反映各种下垫面之间的差别．，‘lt{·为了计算方便并区分不同下垫面之间的差异，在模拟过程中把下垫面分成4类：水面、水田、旱地和城镇建设用地．1．1水面产流模拟水面产流模拟的产水量

8、(净雨深)为时段内的降雨量与蒸发量之差【5“，即R。=p一腰(1)式中：P——时段内的降雨量；R。——时段内的净雨量；E——时段内的蒸发皿蒸发量；卜蒸发皿折算系数．1．2水田产流模拟水田模拟从时间上可以分为以下几个阶段：第1个阶段是水稻生长期以前，该时期的产流规律与旱地的产流没有不同，因此直接采用三水源的新安江模型进行计算．第2个阶段是秧田期。秧田以外的水田仍作旱地处理．秧田期分秧田泡田期和育秧期．秧田泡田期所需