应用土壤水分结构的水箱模型的经验

水箱模型又称坦克模型,它是由降雨直接计算径流过程的降雨径流模型,其基本形式为四层直列式(图1),各层水箱的旁侧有一至几个出流孔和一个下渗孔,最下层仅有一个出流孔     

基于DEM的分布式流域水文模型及应用

提出了一个基于数字高程模型(DEM)的分布式流域水文模型,主要用来模拟湿润地区的蓄满产流机制。通过建立土壤蓄水能力和地貌指数的关系来描述蓄水能力的空间分布。坡面流流向采用多向流法来决定。应用结果表明,该模型模拟流量过程的精度较高,与三水源新安江模型、TOPMODEL基本相当;而且模拟的土壤蓄水量的空间分布也基本符合水文规律。     

萨克拉门托模型参数初值分析方法研究

萨克拉门托(Sacramento)流域模型参数较多,关系比较复杂,要有效地率定其参数,首先应该确定参数的物理范围。按影响土壤蓄水状态和径流变化的敏感程度对参数进行分类,阐述了利用流量过程线或流域特性初步分析估计萨克拉门托土壤蓄水量模型参数初值的方法。在实例中提供了参数优选中的实际处理经验。     

蓄满产流参数地区综合分析

我们在省、地和测站共同努下,对蓄满产流有关参数通过一次全省性的分析,取得了地区规律的综合成果。这次分析,选取65个流量站,每站用五年连续资料,蒸发按三层扣损的方法,应用719电子计算机优选流域蓄水曲线指数“n”、流域平均最大蓄水量“W_m”、上层最大蓄水量“W_(Am)”、下层最大蓄水量“W_(cm)”和流域蒸散发系数“C”五个参数。这一成果的取得,对无资料地区的产流计算、洪水预报和水库洪水调度提供了有利的条件,     

基于统计理论的产流模型

提出了一个基于统计理论的产流模型,该模型考虑了降雨、土壤下渗能力及土壤蓄水容量的空间变异性。假定每个时段的降雨量在空间上可以用概率密度函数或分布函数描述,根据实测降雨资料通过统计拟合优度途径估计各时段降雨的空间概率分布;采用抛物线型函数分别描述土壤下渗能力和土壤蓄水容量的空间分布。按照超渗产流机制计算地表产流量,通过降雨量和土壤下渗能力的联合分布推导得到地表径流量的统计分布,进而得到平均产流量的解析表达式。下渗水量补充土壤含水量,假定满足田间持水量后形成地下径流,其产流量根据下渗量和土壤蓄水容量的空间分配曲线进行计算。以半湿润的黄河支流伊河东湾流域为例,对模型进行了验证和应用,并与新安江模型的结果进行了对比。结果表明,模型对所研究的半湿润区的洪水模拟预报有较好的模拟效果。     

流域稳渗率分布曲线线型的分析研究

湿润地区的流域汇流计算，常常以不同水源分别的进行汇流计算，需将总径流量划分为直接径流量和地下径流量两部分，流域稳定下渗率ＦＣ是划分径流量的重要参数，通常用试错法确定，对固定流域取为常数。本文考虑流域各处透水性能并不均一，设想类似于流域蓄水容量曲线，在下渗面上存在着流域稳渗率分布曲线，并表达为少数参数方便，以便于地区综合，提高划分水源，流域汇流计算的精度。     

河北雨洪模型中下渗公式的一种改进方法

下渗强度的计算是干旱半干旱地区超渗产流计算的关键环节。河北雨洪模型中的流域下渗强度计算公式由两部分组成,一部分为由张力引起的下渗强度,另一部分为由重力引起的下渗强度(稳定下渗能力)。计算以上两部分下渗强度时,公式所用的雨量有重复,致使总下渗强度普遍偏大,从而导致模型模拟的洪水过程的洪量及洪峰偏小。提出一个改进的流域下渗强度计算公式,计算张力引起的下渗时所用雨强为总雨强与稳定下渗能力的差值。利用改进前后的计算公式,分别对2mm/h到10mm/h雨强及0mm到140mm表层土湿条件下的下渗强度进行计算,并对结果进行对比分析。大阁流域的实例应用结果表明,改进后的下渗强度计算公式,对模拟洪水过程的洪量和洪峰流量的增加效果明显,增加值分别为实测值的14.14%和10.08%。     

基于霍顿下渗公式超渗产流计算几个问题的探讨

用霍顿下渗公式进行超渗产流计算,用迭代算法根据流域土壤含水量计算相应的下渗能力时发现:当土壤含水量较小时,迭代计算正常;当土壤含水量居中时,易发生迭代震荡现象;当土壤含水量较大时,极易发生迭代计算出错情况。对此,分析了迭代震荡和迭代计算出错的原因;提出了用算术平均法减小迭代震荡的问题;用限制震荡幅度结合算术平均法解决迭代计算出错的问题;同时,推导出了超渗产流模式下流域平均蓄水容量与霍顿下渗公式中三参数间的经验关系式。     

三峡水库蓄水期洞庭湖出湖水量变化

基于长江与洞庭湖一、二维耦合水动力模型,模拟了三峡水库蓄水前后洞庭湖湖区的水文过程,定量分析了蓄水期三峡水库蓄水与洞庭湖出湖水量的响应关系。结果表明:蓄水期三峡水库蓄水减少了荆江三口进入洞庭湖的水量,同时也改变了洞庭湖湖容变化的速度;相比还原情况,各典型年下9-10月洞庭湖出湖水量均明显减少,且10月份减少幅度大于9月份,11月变化不显著;9-10月荆江三口水量变化是洞庭湖出湖水量变化的主导因素,而11月主导因素是湖容的变化。通过多元回归分析,构建了三峡水库蓄水量与洞庭湖出湖水量、湖容变化量的响应关系,在湖容不变情况下,洞庭湖出湖水量减少量约为三峡水库蓄水量的23%。     

融合地形和土壤特征的流域蓄水容量模型

以van Genuchten模型表述的土壤水分特征曲线为基础,推导出流域单点缺水量,并结合TOPMODEL模型中地形指数与地下水位关系,建立了反映地形和土壤特征共同影响的蓄水容量模型,通过统计方法从栅格尺度蓄水容量获得流域尺度蓄水容量曲线,取代传统新安江模型中率定的蓄水容量曲线。以淮河流域紫罗山子流域为例,分析地形特征与土壤类型对蓄水容量的影响;并与实测流量过程以及原新安江模型模拟的流量过程对比,表明模型能较好地模拟场次洪水过程。模型将蓄水容量曲线显式表述,减少了新安江模型参数,为无资料地区的水文模拟提供了分析方法。     

坡地径流入渗机制对水文模拟的影响分析

建立了适用于栅格单元系统的基于运动波理论的降尺度新安江模型(KWXAJ)。在栅格单元中采用新安江模型计算产流,运动波模型进行坡面汇流演算。模型中,为考虑上游坡地单元入流的径流入渗(run-on)效应,在进行坡地产流计算时,降雨及上游坡面流及壤中出流被同时作为来水输入新安江模型。在运动波模型中,糙率系数依据土地利用方式及洪水量级确定。选取淮河史灌河流域黄泥庄以上集水区域,作为研究区域。用流域历史上的13次洪水过程来率定和验证此模型。研究表明,run-on机制对流域产汇流预测有重要影响,其显著影响流域内土壤蓄水量时空分布,进而改变产汇流机制。数据分析还显示,不考虑run-on机制将导致模拟洪峰滞后。     

海河及西北内陆河流域的水热平衡研究

本文通过对海河流域的38个子流域及内陆河流域的7个子流域的逐年降水、径流及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证明了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系在海河及西北内陆河流域是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果,本文验证了水热耦合平衡模型中的唯一参数综合反映流域的下垫面条件且具有显著的区域分布规律,与此同时,本文还在海河流域及内陆河流域对根据流域平均坡度(tanβ),相对土壤最大蓄水能力(Smax/0)和相对土壤入渗能力(Ks/■r)估算模型参数■的经验公式进行了验证,计算结果较好。     

基于Erlang分布蓄水容量曲线的流域产流模型

蓄水容量曲线是反映流域缺水量空间分布不均匀性的特征曲线,对流域产流计算有直接影响。通过对多个典型流域蓄水容量空间分布的分析,发现Erlang分布能更好地拟合流域的蓄水容量曲线,进一步基于Erlang分布进行流域产流的推导,提出了基于Erlang分布蓄水容量曲线的流域产流模型。应用结果表明,基于Erlang分布的流域产流模型,增加了模型的适应性,模拟结果更接近流域实际的产流过程,比新安江模型能取得更高的模拟精度。此外,该产流模型的参数可由流域地形和土壤类型数据估算,为无资料地区的产流计算提供了一种可行的途径。     

论非饱和产流的计算方法

一、径流深计算公式的推导 1.霍顿下渗公式的物理意义设流域平均的下渗能力消退规律可概化为霍顿公式,即 f=f_c (f_o-f_c)e~(-kt) (10) 式中:f为t时刻流域平均下渗率,以毫米/小时计;f_o为初始流域平均下渗率,以毫米/小时计;f_c为流域稳定下渗率,以毫米/小时计;K为经验指数。式(1a)可分解为两部分,即     

裂隙水流运动的入渗试验及数值模拟研究

裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙中的比例;利用立方定律,估计出裂隙饱和渗透系数,基于地下水流连续性方程构建裂隙水流数值模型;比较两种数值模型计算结果。模拟结果表明:N-S方法推求的裂隙等效水力宽度远小于实测裂隙宽度;裂隙水流大部分沿垂向裂隙下渗,但也有部分水流沿横向裂隙渗流;立方定律与N-S方法数值模拟结果差异不大,前者估计的裂隙下渗率稍小于后者,相对而言,N-S方法能更精确地描述裂隙水流运动过程。     

基于泉流量过程线的管道流与裂隙流识别

??根据岩溶含水系统的双重特性,岩溶含水系统出口处泉流量可分为三个组成部分—前期蓄水量,快速径流和慢速径流,将快速径流和慢速径流视为两线性并联水库,经过系统的调蓄作用,得到一个单位降雨脉冲下快速流和慢速流的响应函数,建立了前期降雨和瞬时单位线之间的识别函数,识别降雨在岩溶不同空隙类型中的水量分配系数。将该函数模型应用到后寨河岩溶小流域,通过参数识别,结果表明从上游到下游前期蓄水量呈现增加的趋势,而水量进入到管道中的分配系数呈现递减的趋势,说明岩溶裂隙结构越往下游越发育,这一研究结果和实际情况相符,说明该模型有一定的适应性,但由于模型假设岩溶系统是线性变化的,所以该模型不适用于大流域以及长期的泉流量预测。      

基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线连续分割方法研究

在用前期影响雨量代替流域蓄水量的基础上,提出了基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线的连续分割方法.选择西峡、猴子岩和东湾三个流域的降雨径流资料,采用该方法对流量过程线进行分割,并与现行的数字滤波法、非线性水库法和Boussinesq方程法相比较.结果表明,该方法具有一定的物理基础、符合产汇流基本规律,而且能够减少涨洪段流量过程线分割的主观性,对于流域时段单位线和降雨径流关系的推求均有重要的意义.     

洞庭湖流域洪水模拟与综合治理

在洞庭湖水灾现状和特征分析的基础上,利用水平衡方程对洞庭湖及四水水系的水情作了进一步的模拟分析。初步估计了流域的泄流系数Fo,保水系数Fs和蓄水系数FR。得到洞庭湖随洪峰入湖流量而变化的水位日增量和湘、资、沅、四水流域随集中降水量而变化的水位总增量。进而对洞庭湖水患的防治提出了综合的治理方略：（1）增加蓄洪面积,预田蓄洪;（2）增大泄流系数,有控泄流;（3）减少入流流量,有效蓄水;（4）加固堤防工程,有备无患。减少入流流量,有效蓄水,就是在洞庭湖上游的四水流域,除了增加水库型集中蓄水外,还要人工地增加降水滞流量,也就是在全流域增加分散性蓄水机能,进行研究水田蓄水、旱土蓄水、草地蓄水及林地蓄水等的蓄洪限度、实施技术及蓄洪以外的经济效益,以及流域人工增加降水滞流量的巨大潜力。本文分析认为,只有对洞庭湖及其流域的水旱灾害实施综合治理,才是根治洞庭湖水患的有效方略,将对湖南社会经济可持续发展起重要作用。     

基于对数指数型蓄水容量曲线改进新安江模型

原新安江模型利用一个经验函数即抛物线来考虑下垫面张力水蓄水容量空间分布不均,其数学和物理基础不明确.基于地形指数和土地利用覆被类型与包气带厚度的相关关系可以推求出张力水蓄水容量曲线,与传统概化出的曲线不同,为更好地描述流域张力水蓄水容量空间分布,在此提出用一种新的函数——对数指数函数来代替新安江模型中的抛物线以改进新安...     

多支流河段河槽蓄水量的确定

大家都知道,河槽蓄水量可用下列公式之一确定来进行的: (a)对于第一(由河源算起)測流断面以上河段(图