分布式单位线模型在流域产汇流中的应用初探

重点探讨在GIS支持下建立分布式单位线模型的方法和途径。以姜湾小流域为例，分析了姜湾流域的空间特性，如流向、坡度、理论流路图、流程的长度等，借助等流时线法推求流域的时间面积曲线(即S曲线)，得出流域的分布式单位线，从而推算出流域的径流过程。经计算值与实测值对比分析，认为该模型有较好的模拟效果。该研究为GIS在产汇流中的应用提供了经验模式。     

瞬时单位线参数的率定与递归更新对地面径流模拟结果的影响

在用瞬时单位线进行流域净雨的坡面汇流计算时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及单个线性水库的调蓄系数K.传统参数率定方法为矩法,研究表明,使用矩法率定所得的瞬时单位线对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新.提出了一个用于瞬时单位线参数更新的递归公式,并研究了参数更新次数对流域地面径流模拟精度的影响.递归方程的推导是针对地面径流过程线的2个主要特征值:洪峰流量和峰现时间,使模拟的洪峰流量和峰现时间尽量接近观测值.应用结果表明,递归公式能够获得比矩法更高的地面径流模拟精度;但应用递归公式的次数不能太多,当超过2次时,模拟精度反而会降低.分析原因认为,递归公式推导的原理,是使洪峰流量和峰现时间的模拟值尽量接近观测值,以它们之间偏离的程度来调整参数n、k的值,但对整个地面径流过程的模拟精度的评判需要考虑整个地面径流过程,而不仅仅是洪峰流量和峰现时间,这是更新次数不应过多的原因.     

基于改进单位线法的非点源污染负荷估算

Verworn于1978年首次将水文单位线引用到非点源污染负荷估算中,根据实测的污染物浓度、降雨和径流资料提出了定量计算非点源污染负荷的时段单位线——特征污染单位线CPG.该方法在实际应用中,特征污染单位线的推求存在困难,合轴相关图的精度也是该方法的主要制约因素.本文在分析该方法估算非点源污染不足之处的基础上,对其进行了改进,即将降雨量、施肥量、干期时间和场次降雨距离施肥后的时间4个影响非点源污染负荷产生的主要因素作为污染负荷单位线模型的输入,通过分析这4个因素对污染负荷浓度的影响,基于2003—2007年柴河水库流域72场降雨-产流-产污过程建立了相关关系,并类比于水文单位线法推求出了污染负荷浓度单位线.将获得的污染负荷浓度单位线应用于预测柴河水库流域2008—2009年污染过程,模拟得到的2008和2009年流域出口断面总磷质量浓度过程与实测过程纳什效率系数分别达到0.49和0.70.结果表明,改进后的单位线法估算非点源污染具有一定可靠性.     

基于DEM的等流时带内划分子流域的方法

提出了一种根据DEM资料划分等流时带进而在等流时带内部再划分子流域的方法,运用该方法对黄河流域进行了子流域划分,并在此基础上建立了水资源模拟模型.模拟结果表明:用此方法划分子流域,可以解决水循环模拟模型与水资源分配模型耦合中如何将人工控制点引入天然河网的问题;利用等流时带的概念,可以为水循环模拟模型中的汇流演算提供方便.     

拉萨河流域不同汇流方式的TOPMODEL应用比较研究

应用结合单位线和线性水库汇流改进的TOPMODEL,对拉萨河流域进行水文模拟,并与原TOPMODEL模拟结果进行对比.结果表明,两者都取得了较好的模拟效果,但改进的模型模拟基流更稳定和合理.应用两模型评估拉萨河流域降雨空间差异性对流域径流的影响,改进的模型模拟结果相对稳定.     

纳希瞬时单位线参数优化研究

应用矩法推求的纳希瞬时单位线参数还原同次洪水过程存在着与实测洪水过程拟合效果不佳的现象.根据实际洪水预报中对洪峰流量处预报精度要求较高的需要,构建了优选瞬时单位线参数的最优化模型,提出了应用矩法与梯度搜索法联合求解最优化问题的一套方法,并将矩法与该方法用于同场次暴雨洪水过程计算,计算结果表明,采用本优化模型及解法得出的结果较矩法预报精度有了进一步的改善,且在洪峰中具有较好的还原效果.研究表明优选瞬时单位线参数的最优化模型以及求解方法较之矩法更能得出符合流域汇流特性的单位线参数.     

拉萨河流域不同汇流方式的TOPMODEL应用比较研究

应用结合单位线和线性水库汇流改进的TOPMODEI,,对拉萨河流域进行水文模拟,并与原TOPM0lDEL模拟结果进行对比.结果表明,两者都取得了较好的模拟效果,但改进的模型模拟基流更稳定和合理.应用两模型评估拉萨河流域降雨空间差异性对流域径流的影响,改进的模型模拟结果相对稳定.     

确定性方法推求地貌单位线

本文采用线性水库的概念,结合流域地貌特征,考虑坡面汇流和河道汇流的差异,用确定性方法推得流域地貌单位线.并与纳须瞬时单位线和传统的地貌单位线一起应用到爱尔兰的 Ne-nagh 流域,模型效益达到92.3％,优于传统的地貌单位线.     

地下径流退水过程规律

地下径流退水过程是水文过程的重要组成部分.选择滦河水系2个子流域(柳河流域和瀑河流域)的几场地下径流的退水过程,通过图形分析初步确定了2个子流域地下径流的退水规律,计算了地下径流的退水常数.并通过模型模拟的方法计算了模型模拟的误差,比较了几种模型模拟结果的优劣.结果表明,柳河流域地下径流服从指数退水规律,瀑河流域地下径流服从线性水库退水规律,且不同的降雨类型对应的退水常数不同.研究流域的地下径流退水过程,可为流域洪水过程的基流分割和地下径流的汇流计算提供依据.     

基于降雨强度及降雨中心的瞬时单位线参数综合优化

流域降雨的强度和降雨中心位置等时空特性是影响流域汇流计算的重要因素.为了定量分析降雨时空分布不均匀性对流域汇流的影响,本文基于瞬时单位线法以沮漳河流域为例,率定了多场流域实测洪水过程的瞬时单位线n、k参数,采用多元回归分析法建立降雨中心位置C_L和降雨强度Imt与n、k参数的回归公式,给出了n、k参数的回归方程,采用该方法可求得不同降雨中心位置及降雨强度下的瞬时单位线n、k参数,再转换为时段单位线进行预报.该方法具有传统单位线法简便实用的特点,又具有考虑降雨时空变异性的优点,在沮漳河流域洪水预报模型中的应用表明该方法是可行的.