线性流域汇流模型的试验研究

一、几个线性流域汇流模型流域降雨径流计算中的线性集中模型原则上都可用卷积积分来概括,即Q(t)=integral from n=0 to t≤τ_1 u(τ)α(t—τ)dτ (1)式中:t——时间;Q(t)——t 时间出口断面流量;α(t—τ)——流域面平均降雨强度(指扣除各种损失后的净雨强度,下同);u(τ)——瞬时汇流曲线;τ_1——流域汇流历时。由于对式(1)中降雨过程和流域汇流曲线所作的简化方法和近似程度不同,就形成了各种流域汇流的计算方法。下面仅举几个有代表性的加以分析:1.纳希瞬时单位线法它可由下式表示,     

非线性对数雨强公式的洪峰推理公式计算

一、前言洪峰推理公式在无资料或资料不足的小流域中应用较多,常用平均雨强公式为i=S/t~n,并将其画在对数纸上,呈直线形式,故作者称它为对数线性雨强公式,常用的产流时间t_c内的平均入渗率公式为:     

单位线的矩

J.E.纳希等学者曾由不同途经导出瞬时单位线、净雨、地面径流各阶矩关系的矩定理,即原点矩:v_(Qr)=(v_(U0)+v_I)~r(1)中心矩:μ_(Qr)=(μ_(U0)+μ_I)~r(2)本文的目的是导出时段单位线、净雨、地面径流各阶矩关系的矩定理。文中所引用的符号详见附录。一、单位线的原点矩矩定理按线性单位线汇流原理,各时段净雨产生的各部分地面径流过程,经线性叠加成整个地面径流过程线,如图1。根据线性叠加、分矩求和的原理,对单位线、净雨、地面径流各阶矩量的关系推导如下:1.单位线起点向右移一个距离t_0(图2),则对应于原来起点(即原点0)的各阶原点矩量m′_r为     

黄土地区汇流计算研究进展

汇流计算的任务与目的就是把产流计算得到的净雨过程转变为流域出口断面的流量过程，为水文计算和水文预报服务。本文在归纳黄土地区汇流特征的基础上，简述了黄土地区汇流计算的研究进展，提出了几个有待深入研究的问题。     

流域汇流的概率论体系探讨

基于统计物理学观点,给出了净雨过程和流域出口断面流量过程的概率论解释。在此基础上,应用概率论中随机变数函数分布的理论导出了卷积公式,获得了不同于Rodriguez-Iturbe等对流域瞬时单位线所作的概率解释,且前提条件更为明确。证明了流域瞬时单位线的一阶原点矩、流域滞时和平均流域汇流时间是完全等价的,从而为计算平均流域汇流时间提供了一个概念明晰、操作简便的计算方法。给出了两个应用概率论方法确定流域瞬时单位线的方法,其中之一是笔者提出的。     

基于DEM的等流时法改进研究

提出等流时单元的概念,对基于DEM的等流时流域汇流方法进行了改进。此方法不需要绘制等流时线,也不要求流域净雨是均匀的,且各单元的汇流时间可以变动,直接由各单元的汇流时间就可以计算出流域出口的流量过程。同时提出改进方法的模块化编程方法,给出调用接口,经在研究区伊通河中下游较大流域上的试用表明,该程序具有可推广性。     

江流场下垫面条件改变和气象变化对汇流参数m的影响研究

马湖峪河属黄土丘陵沟壑区,近年来由于流域上游修建多座淤地坝以及水土保持工作的进行,使得河流地形地貌,下垫面、植被等诸多因素发生变化。本次通过对降雨径流关系分析计算,推算出新的汇流参数m值,出并点汇计算结果 m与Qm与流域面积F之比的关系曲线,通过点群中心线作为标准线,得到汇流参数m随Qm与流域面积F之比的加大而趋于稳定,求得该站新的m值为9.8,为该流域推理公式法计算暴雨洪水提供技术依据。     

对数非线性指函数型暴雨公式的分析研究

对现有暴雨公式进行了分析,并根据暴雨公式应该具有的特性,利用雨深与历时的关系建立了三参数指数型对数非线性暴雨公式,该公式克服了现有公式的一些缺陷,能较好的反映暴雨历时强度的变化规律,精度有所提高。     

单位线系统识别矩阵解法的应用及研讨

单位线是谢尔曼在1932年提出的方法,对于多时段净雨形成的复合洪水,过去常用解析法或试错法推求。六十年代以来,电子计算机的发展为采用较完善的方法创造了条件,美国牛顿和温雅德在1967年提出了对单位线汇流的线性方程组通过矩阵运算利用电子计算机解算的方法。该法符合最小二乘拟合原理。从水文系统的概念来说,它是一种根据输入(净     

推理公式法在暴雨时深关系不连续的应用

推理公式法是计算无资料小流域设计洪水的一种方法。广泛采用的暴雨概化公式为a=s/t~n;H_t=st~(1-n)式中:t——降雨历时,小时;a——历时t内的设计暴雨平均强度,毫米/小时;s——设计雨力,即设计最大1小时的暴雨平均强度,毫米/小时;H_t——历时t内的设计暴雨量,毫米;n——暴雨强度衰减指数。     

一种时变分布式单位线计算方法

为了解决由降雨强度引起的径流汇流的非线性问题,提出一种基于SCS(United States Department of Agriculture-Soil Conservation Service)流速公式的时变分布式单位线计算方法。引入参考雨强表征SCS公式中流速系数对应的水力条件。由降雨过程的时段雨强与参考雨强的比值构成一个量纲一因子,将该因子加入SCS公式后使其能够考虑降雨对流速的影响。改进后的流速公式用于计算一次降雨过程中不同降雨时段对应的时变分布式单位线,时变分布式单位线与新安江模型的产流模块构成降雨径流模型,将模型用于裴河流域率定参考雨强。率定后的模型用于谭家河流域进行应用检验,结果显示,确定性系数大于等于0.9的洪水场次,由时不变单位线的42%增大为83%。提出的方法能够显著提高流域水文模型的降雨径流模拟能力。     

城市地表雨水汇流运动波计算方法研究

从以圣维南方程为基础的坡面流角度出发,引入运动波描述城市地表汇流过程,同时考虑全面汇流和部分汇流,利用分级叠加法,对净雨强度随时间变化的城市地表雨水径流过程用坡面流运动波方程进行模拟计算,并将地表划分成多个子集水单元,按照各子集水单元的地表属性分别得到相应的流量过程,最后汇总得到区域出口处的流量过程。最后用实测资料对模拟计算结果进行了验证,结果表明模拟结果与实测资料拟合度较高,该方法得出的模拟结果基本合理,可在城市降雨径流计算等方面作为参考。     

基于暴雨衰减特性的上海市长历时综合暴雨公式

编制适用于不同历时的综合暴雨公式是协调城市管网排水与区域防洪治涝的重要基础。选用上海市代表雨量站徐家汇站65 a实测雨量资料,建立不同重现期暴雨强度与历时关系,解析暴雨衰减规律,编制单一重现期暴雨公式,结合雨力公式推求适用不同重现期的长历时综合暴雨公式,并推导出暴雨重现期公式。结果表明:不同重现期1~24 h历时暴雨强度均以0.74的衰减指数衰减,据此推求的长历时综合暴雨公式可计算1~24 h任意历时、2~100 a任意重现期的设计暴雨,且平均相对和平均绝对均方根误差分别为1.9%和0.009 mm/min,符合规范要求;暴雨重现期公式可估算1~24 h历时内任意场次暴雨的重现期,高效地服务于城市洪涝防治决策。成果已纳入上海市治涝地方标准,对其他城市具有参考价值。     

流域坡面汇流研究现状述评

对当前坡面汇流计算方法的研究进展进行了较为系统的总结与分析,并对坡面汇流的非线性效应以及城市低影响开发中的雨水入渗与蓄集对坡面汇流的控制作用进行了简要分析。从模型简单实用的角度出发,认为以流域时间-面积关系与线性水库相串联的ModClark法等为代表的概念性分布式坡面汇流模型具有良好的发展前景;考虑到基于等流时单元的变动等流时线法在反映雨强非线性影响中存在的问题,认为根据水文响应单元在不同雨强条件下汇流时间的变化,调整其汇流参数以反映坡面汇流的非线性效应,对于流域坡面汇流的分布式模拟更具有实际意义;针对目前低影响开发设施长时间序列大空间尺度的室外降雨径流监测资料普遍较为缺乏的现状,给出了后期应积极选择合适的技术以加强低影响开发性能监测工作的建议。     

一种新的概念性水文模型及其应用研究

传统的概念性水文模型描述降雨径流过程时做了很多简化,因此在实际应用中也存在许多不足之处.张文华对传统的产汇流模型做出了一些改进:将霍顿下渗能力曲线与实际的下渗曲线的有机联系在一起,建立了考虑前期土壤含水量和变雨强的产流计算方法;地下汇流计算增加考虑了地下径流量在进入含水层前的填蓄过程;地表汇流计算将等流时线法与单位线法有机地结合起来,从而同时考虑了下垫面的调蓄和推移作用;河道汇流采用非线性化的槽蓄方程进行演算.本文将张文华提出的一系列产汇流计算方法进行耦合,组成了一种新的概念性水文模型.模型主要由公式推导所得,物理机制较强,在长江中游龙河流域应用时峰现时差为2.5小时,确定性系数为76.6%,结果表明模型比较可靠.     

西宁市短历时暴雨雨型及适用性分析

利用西宁市1954-2017年降水分钟数据建立暴雨统计样本,采用年最大值法推算暴雨强度公式并推求西宁市短历时暴雨雨型。结果表明：西宁市短历时暴雨雨型单峰特征比较明显,单峰峰值出现在前1/3。历时120 min芝加哥设计雨型综合雨峰位置系数0.27,雨峰位置在35 min左右,峰值前（后）雨强迅速增加（减小）,最大1 h降水量为13.14 mm,降水主要集中在20～80 min。各历时的瞬时雨强变化趋势以及分布型基本一致,雨强随着重现期的增大而增大。累计降雨雨峰前（后）增长斜率升（降）最大。西宁市暴雨分布呈现局地性强,空间差异明显特征,芝加哥设计雨型结果对城西和城北区代表性较好,城中和城东区可参考使用。     

模拟飞行场降雨汇流试验装置通过鉴定

一个大型的模拟飞行场降雨汇流试验装置在西安空军工程学院建成,并通过了由沈晋教授主持的专家组鉴定。该装置喷雨面积105米~2,其主要特点是:能模拟不同雨强、雨型的设计暴雨状态下,飞行场的径流情态,为机场设计提供科学依据;全套装置由微机管理,实现了降雨、汇流、检测、记录并打印等全过     

推理公式法在无资料地区小流域洪水计算中的应用

以陕西省南部某水利工程为例,采用推理公式法在无资料地区小流域洪水计算中具有重要的意义。采用推理公式法计算特小流域设计洪水,通过流域汇流历时与河长、比降以及洪峰的相关关系推求洪峰,得到其频率P=5%洪峰流量115 m3/s,P=0.5%洪峰流量186 m3/s。为无货料地区小流域设计洪水的推求提供了思路。     

Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式

Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加,据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型,通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型,一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论,并可适当提高河道洪水演算的精度。     

流域单位线的推求方法—分析试错法

关于流域单位线的推求方法,目前常用的有分析法和试错法两种。分析法,它应用下列公式推求流域单位线。即q_T=Q_T-sum from i-2 tom h_iq_(T-i+1)式中 T:单位线及流量过程线时段序;m:净雨时段数;其他符号意义见表所列。由于流域汇流的复杂性和测验资料的误差,故其成果往往会出现锯齿状和负值现象,甚至无法进行分析计算,所以很少有人应用它。试错法,该法应用比较广泛,有的用 Co-llin 法试错,也有的凭经验试错。但主要缺点是单位线过程的初始假定比较困难,试错过程有时也会出现不合理现象,并对其过程进行修正也不易做得完好。鉴于上述,并根据分析法和试错法的特