流域水文模型在临界雨量分析中的应用研究.pdf

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1、第37卷第1期人民黄河Vo1．37．No．12015年1月YELL0WRIVERJan．，2015【水文泥沙】流域水文模型在临界雨量分析中的应用研究张泽宇，张永爱，梁存锋(1．太原理工大学水利科学与工程学院，山西太原030024；2．晋中市水资源管理委员会办公室，山西晋中030600；3．晋中市水文水资源勘测分局，山西晋中030600)摘要：为提高无资料地区临界雨量分析结果的精确度，采用双曲正切产流模型和单位线流域汇流模型，结合山西省清凉寺沟流域水文下垫面产汇流模型参数，对实测暴雨洪水进行了模拟分析。结果表明：径

2、流深及洪峰流量的合格率均为75％，参数是合理、可靠的，据此得出了该流域不同流量级时的临界雨量。关键词：流域水文模型；水文下垫面；临界雨量；山洪预警中图分类号：P333文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．01．010山洪灾害是指降水在山丘区引发的洪水灾害及划分成果，提出了无资料区临界雨量的分析计算方法。由山洪诱发的泥石流、滑坡等对国民经济和人民生命1流域水文模型简介财产造成损失的灾害⋯。山洪灾害是地形地貌、地层岩性、大气降水等多种因素综合作用的结果，其中降水1．1双曲正

3、切产流模型是最活跃、最主要的因素，降水量或雨强的控制性指目前流域产流模型很多，山西省在双曲正切模型标——临界雨量(雨强)，是山洪灾害气象预报预警与的实践应用中积累了丰富的经验，并取得了很好的应制定综合防治方案的关键依据J。用效果。该模型的计算公式为引发山洪灾害的外动力因素是降水，而降水要达R=H(t)一F(tztanh[，Lt](1)到一定的量级或强度时才能激发山洪灾害，临界雨量是指一个流域或区域某一时间段内降水量达到或超F(t)=S(1一Bo)￡+2Kst(2)过某一量级和强度时，该流域或区域将发生山溪洪水、B

4、。=Pa(3)泥石流、滑坡等山洪灾害，把这时的降水量或降水强度称为该流域或区域的临界雨量(强)。临界雨量式中：尺为洪水净雨量，mm；t为暴雨的主雨历时，h；H(强)是山洪灾害预测预报的重要基础，因山洪沟坡度(t)为暴雨的主雨面雨量，mm；F(t)为主雨历时内的陡、流域面积小，故从降水发生到灾害出现往往只有短流域可能损失，mm；S为流域包气带充分风干时的吸短的十几分钟到1h，长的也只有数小时，预报的预见收率，反映流域的综合吸水能力，mm／h；K为流域期非常短。为获得较长的预见期，只要预报出山洪灾包气带饱和时的导水率

5、，mm／h；B。为流域前期土壤湿害流域或区域降水量达到或超过其临界雨量，就可进度标志(流域持水度)；P为流域前期影响雨量，mm；行山洪灾害预报并发布警报(根据降水预报值及精，为流域包气带的持水能力(容量)，mm。度，警报分为不同的等级)。因此，山洪灾害临界雨量1．2流域汇流模型的分析计算与确定对山洪灾害防治有重要意义。流域汇流计算的任务是根据暴雨计算出净雨过目前，无资料或缺乏资料地区临界雨量的确定方程，用某种演算方法或模型将其转换为流域出口断面法主要有灾害与降水频率分析法、内插法、比拟法j，的洪水过程线J。本文的

6、流域汇流模型采用纳什瞬其实质上都是半经验性方法，缺乏较全面的科学依据。时单位线，其假设流域汇流过程是由n个等效线性水另外，影响山洪灾害产生的因素包括降水的特点(如库串联体对水流的调蓄过程，把瞬时作用于流域上的降水的密度、持续时段、总量与时空分布)、流域的物单位净雨在流域出口断面形成的时间概率密度分布曲理和水文特点(如面积、长度、坡度、形状、土壤类型、线称为瞬时汇流曲线，数学表达式为土地利用和植被状况)以及前期流域条件等j，任何一方面条件的变化都会导致其结果发生改变。因此，收稿日期：2014—05-05作者简介：张

7、泽宇(1988一)，男，山西昔阳人，硕士研究生，研探索研究新的解决思路进行山洪灾害预警成为一种必究方向为水文水资源监测。然。笔者利用流域水文模型并结合山西省水文下垫面E—mail：jzzya_64@163．eom．38．人民黄河2015年第1期文现象区域分异规律的三大主导因素，也是划分水文un(o，￡)(音)e(4)下垫面区域界限的主要依据J。式中：k为线性水库的调蓄参数；n为线性水库个数；t考虑到制约产流和汇流的水文下垫面因素，结合为时间。山西省实际情况，划分出12种影响产流和6种影响汇单位强度净雨过程在流域出

8、口断面形成的时间概流的水文下垫面因素，并通过有观测记录以来大量实率密度分布曲线称为s(t)曲线，它是瞬时汇流曲线测暴雨、洪水资料，率定出各种水文下垫面下模型参数对时间的积分，数学表达式为的取值范围(见表1、表2)。rt5()=J(0，t)dt=F(凡，m)m=／(5)表1山西省单地类S及的取值J0地类SKs式中r(，m)称为凡阶不完全伽玛函数。上限值下限值平均值上限值下限