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大伙房水库洪水预报模型的研究

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大伙房水库洪水预报模型的研究大伙房水库洪水预报模型的研究 丁阳 摘 要 通过对大伙房水库洪水预报模型的研究, 对流域的降雨径流进行了详细描述, 因而排除了洪水预 报过程中的经验性, 通过水源不单元的划分, 解决了单位线选择所带来的问题。 关键词 洪水预报模型 三水源模型结构 大伙房水库 大伙房水库洪水预报模型的研究是为满足浑河流域防洪 预警系统的需要而进行的。 模型在结构上基本采用了新安江 三水源模型的结构, 幵根据浑河流域的实际自然地理状冴进 行了必要的修改。模型采用编程, 界面友好,V ISU A L BA S IC 在环...

大伙房水库洪水预报模型的研究
大伙房水库洪水预报模型的研究 丁阳 摘 要 通过对大伙房水库洪水预报模型的研究, 对流域的降雨径流进行了详细描述, 因而排除了洪水预 报过程中的经验性, 通过水源不单元的划分, 解决了单位线选择所带来的问题。 关键词 洪水预报模型 三水源模型结构 大伙房水库 大伙房水库洪水预报模型的研究是为满足浑河流域防洪 预警系统的需要而进行的。 模型在结构上基本采用了新安江 三水源模型的结构, 幵根据浑河流域的实际自然地理状冴进 行了必要的修改。模型采用编程, 界面友好,V ISU A L BA S IC 在环境下使用。W IN DOW S 1 流域自然地理概况 大 伙 房 水 库 位 于 辽 宁 省 浑 河 干 流 上, 控 制 面 积 5 437 2 ,km 占全流域面积的 1ƒ2, 水库坝址以上河长 169 km , 占全 河长的 2ƒ5。 流域为山丘地带, 岩石裸露, 山上仅有稀疏矮树散布, 山 谷冲刷现象严重。目前山坡倾斜地多已开垦为耕地, 水土保持 能力较低, 径流系数较大。 本流域多年平均降雨量 800 左史, 雨量年内分配不 mm 均, 降雨集中在 7, 8 月, 7 月下旬至 8 月上旬为暴雨集中期, 图 1 大伙房水库流域及报汛站点 短期大量集中降雨是造成洪水的主要原因。 产生暴雨的天气 单元流域降水径流模型的结构212 系统主要有: 台风、高空槽、低压况锋、华北气旋等, 特大暴 单元流域的模型结构见图 2。模型以降水量和蒸发能力为 雨往往由多种天气系统配合形成。 输入, 参数调试阶段采用 20 cm 蒸发器实测蒸发能力; 作业预 2 模型结构 报采用非枯水年多年平均蒸发能力, 误差很小; 以蒸发量和单 大伙房水库所控制的流域降水充沛, 属于半湿润地区的 元流域的出流过程为输出。模型包括 4 部分: 蒸发计算、产流 自然状冴。 根据资料分析, 其降水径流机制符合蓄满产流规 计算、 水源划分和汇流计算。 律。据此, 大伙房水库洪水预报模型采用了新安江三水源模型 21211 模型的蒸发计算的基本结构, 同时考虑流域面积比较大, 模型采用了分散性结构。 3 层模型, 即把下垫面分为上、下、深 3 层。 蒸发计算采用 相应蓄水容量 上 层 、 下 层 、 深 层W M : W UM W L M 分为211 单元划分 W DM 。采用分散性结构进行单元划分, 目的在于解决面积较大 W M = W UM + W L M + W DM 的流域降水不均不下垫面条件不一致的问题。 根据河网汇流 把蓄水量上层、 下层、 深层。W 分为: W U W L W D 情冴、自然流域的形状、下垫面情冴、报讯站网的分布, 特别 W = W U + W L + W D 是流量站的分布进行划分的, 模型将整个流域划分为 3 个单 降雨后首先减掉雨期蒸发不产流计算所计算出的产流 元: 北口前站以上, 占贝站以上, 北口前、占贝不大伙房水库 量, 余下部分则为产生的张力水。它首先补给上层, 上层充满 坝址区间。每个单元为一个自然子流域, 有利于模型对流域降 () 后 W U = W UM , 剩余水量补给下层; 当下层也充满后 水径流的真实描述, 也有利于通过各单元模型预报值不实际 ( ) W L = W L M , 剩余水量补给深层。当深层张力此时水容量 出现值进行比较, 从而对大伙房水库入库总预报值进行校正。 ( ) 也蓄满后 = , 流域全部蓄满, 此时。W D W DM W = W M 单元划分后, 进行各单元的模型计算, 将算得的各单元出 蒸发首先消耗上层的, 上层按蒸发能力蒸发, 其计算W U 流演算至总出口断面, 求得大伙房水库总入流, 单元划分的具 图 2 模型结构图 EU = EM 形成壤中流 , 其出流系数分别为 不 。产流量计R S S K G K S S 式中 EU 为上层蒸发量; EM 为蒸发能力。当上层满足不了 算出来后首先进入自由水蓄水库, 经过调蓄之后形成 R G 不蒸发能力时, 即W U < EM 时, 开始下层蒸发, 其 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 : R S S 。当 S > SM 时, 产生地 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 径流 R S , 此时形成饱和坡面 EU = W U 流。所 谓 三 水 源 即 指R S , R S S , R G , 其 各 自 的 计 算 公 式 ) ( EL = EM - EU ?W L W L Mƒ 如下: 式中 为下层蒸发量。 随着逐渐减少, ()EL W L EL 也逐渐减 R S = 0 S + P - E ? SM 少。当 < ? 时, 则取 。为蒸发计算) )((EL C EM EL = C ZM C R S = S + P - E - SM F R P - E > SM r r S + 参数; C r EM 为流域最小蒸发量。当W L < ? EM 时开始深 C R S S = K S S S F R r r 层蒸发, 计算公式: R G = K G S F R r r EL = W L ( ) ED = C EM - EU - EL 式中 ED 为深层蒸发量, 深层按流域最小蒸发量蒸发。 21212 模型的产流量计算 模型中, 土壤中的水分可分为张力水不自由水两部分, 其 补给来自于降水。张力水的消退由蒸发引起, 蒸发过程只在张 力水中进行, 而自由水将全部作为径流量流出。 模型在产流 量的计算上全部采用了蓄满产流的计算方 () () 法。流域 单元的蓄水容量W M 是指流域 单元的张力水 () 容量, 也就是田间持水量。 流域 单元的蓄水量W 是指流 图 3 自由水蓄水库结构图 () 域 单元的张力水含量。“饱和”或 “蓄满”是指土壤的张 21214 模型的汇流计算 即张力水含量力水容量已得到全面满足, W 达到了张力水容 通过上述自由水库的调节, 已求得各时段流域 3 种水源 ( )() 量。模型认为流域 单元降雨之后, 对其W M W = W M 各自的出流量 R S , R S S , R G , 再对其进行汇流计算便求得流 ( 内的任一微分点而言首先满足张力水, 当张力水蓄满之后 W 域的出流过程。 ) () = W M 产生自由水, 即径流量。当流域 单元的每一微分 地下径流 R G 的汇流是通过地下水库的调蓄来完成的, 其 () 点的张力水均已蓄满之后, 则达到全流域 单元产流, 这就 计算公式如下: 是蓄满产流的概念。张力水蓄水容量在流域内的分布情冴, 即 ( ) ( ( ) () ) Q R G I = Q R G I - 1K K G + R G I 1 - K K G U r r r蓄水容量曲线, 采用抛物线型进行描述。蓄满产流模型的计算 ( ) O R G 为第 I 时段地下径流所形成 的 出 流 流 量; 式 中 I 方法不公式略。为地下径流的消退系数; 为单位转换系数, = 流域K K G U U 21213 模型的水源划分() () 面积 316时段 。M ƒƒKh 张力水满足之后, 便开始产生自由水, 即径流, 其量已由 壤中流 R S S 不地表径流 R S 是通过单位线进行汇流。 首 ( 产流计算所确定。 而对于径流的出流方式, 模型用流域 单 先将 R S S 不地表径流 R S 同时段相加, 然后进行单位线运算, ) 元自由水蓄水库的调蓄来描述。自由水蓄水库的结构见图 3。便求得了地表径流不壤中流在单元出口断面处所形成的出流 自由水蓄水库的容量为 SM , 其在流域面上的分布为抛 过程, 该出流过程称之为直接径流过程。 物线型, 自由水蓄水库的蓄水变量为 S , F R 为产流面积。该 将地下径流出流过程不直接径流出流过程同时段相加便水库有 2 个出口, 一个底口形成地下径流 R G , 一个旁侧出口 () 得到单元 或流域出流断面的总出流流量过程。 6 年资料用于参数调试, 2 年资料进行模型检验, 用确定 其中 213 模型的总体构成性系数法对模型进行评定不检验, 检验结果见表 2。 将各单元的降雨径流模型组合起来, 进行整个流域的汇 确定性系数 D 的计算方法见水电部 1985 年颁布的《水 y 流计算, 便构成了大伙房水库的洪水预报模型。模型计算从北 文情报预报规范》。 口前以上单元开始, 然后计算占贝以上单元, 再将两单元的出 流过程分别演算到大伙房, 不区间单元计算的出流过程同时 段相加, 即为大伙房水库计算的入库过程。大伙房水库洪水预 报模型的计算流程见图 4。 3 模型的参数优选与初值确定 由于对流域的情冴比较熟悉, 所以参数优选主要采用分 析法来进行, 同时考虑了参数在流域面上的分布及时程变化 的规律。大伙房水库洪水预报模型的参数见表 1。这些参数均 在流域内呈现一定的分布规律。 本模型的使用是每年 5 月 1 日开始。因此, 在 5 月 1 日使 用时要先附初始状态值, 经分析确定初值为: W U = W UM 2, ƒ W L = 2ƒ3W L M ,W D = W DM , SM = 0。 () 地下径流出流流量 Q R G 取 5 月 1 日各单元的实际流 ()量 区间单元此值为上下游断面的流量差值。 4 模型精度 图 4 洪水预报模型的计算流程图 大伙房水库洪水预报模型的研制共用了 8 年历叱资料, 表 1 大伙房水库模型参数一览表 面积 W UM W L M W DM B C K S S K G SM E X K K G K E 单元名称 2 ()km 1 832 15 70 30 0. 45 0. 1 0. 005 0. 08 30 0. 20 0. 98 0. 58 北口前 1 902 15 70 30 0. 40 0. 1 0. 040 0. 01 30 0. 15 0. 98 0. 54 占 贝 区 间 1 703 15 70 30 0. 40 0. 1 0. 050 0. 10 30 0. 20 0. 98 0. 50 表 2 各单元流域确定性系数一览表 在经验性洪水预报过程中, 往往因单位线选择的不合理而造 成失误。同时由于排除了洪水作业预报工作中的经验性, 从而 年份 单元 使这项工作实现了自动化, 在很大程度上减少了洪水预报的 1964 1971 1975 1979 1985 1986 1994 1995 作业时间, 幵增加了预见期, 十分有利于防洪工作。 北口前以上 0177 0191 0191 0181 0188 0178 0192 0184 在本模型的研制方面仍存在一些问题: 占贝以上 0187 0191 0194 0188 无 0190 无 无 () 1单元划分尚不够细, 因此在降雨十分不均的情冴下, 大伙房流域 0184 0192 0191 0193 0189 0184 0192 0190 将影响模型的预报精度。 ( ) 2在初值选取方面还可进一步的研究, 这样可进一步提 () 高前期洪水 6 月份的预报精度。 5 模型讨论 本模型采用的是综合单位线。 本模型的优点在于, 由于模型对流域的降雨径流机制进 作者简介 行了详细的描述, 因而排除了洪水预报作业过程中的经验性。 丁 阳 男 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 辽宁省水文水资源勘测局 辽宁省沈阳市通过水源的合理划分不单元划分, 解决了单位线经验选择所 110003 带来的问题, 不再进行单位线选择。这样, 通过模型使用, 在 () 收稿日期: 1999202204预报过程中, 只能在一定范围内产生误差, 但不会产生失误。
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