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。     

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。     

论储量计算中双剖面法矿块体积的计算

(一)研究矿块体积计算的必要性 在双剖面法储量计算中,矿块体积一般采用下列公式计算: (1)V=L/2(S_1+S_2)…… 梯形公式; (2)V=L/3(S_1+S_2+(S_1S_2)~(1/2))…… 截锥公式。 式中V——矿块体积; S_1及S_2——分别为矿块两端之切面积; L——矿块的长度。 以上两式当S_2=0时(1)式可演变为V=L/2S……(3)(即楔形公式),(2)式即演变为V=L/3S……(4)(即角锥公式)可见(3)(4)为(1)(2)之特例,故只须讨论(1)(2)式即可. 通常当 (S_1-S_2)/S_1×100%<40%时采用(1)式;     

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%。     

混凝土重力坝与基岩胶结面用断裂力学方法进行计算的探讨

一、问题的提出 目前,重力坝剖面尺寸通常决定于坝体稳定计算,即按照以下公式核算大坝沿坝基面的滑动条件。 1.抗剪断强度的计算公式:K′=f′ΣP+C′A/ΣO (1)式中:K′——考虑抗剪断强度时的抗滑稳定安全系数,其值按规范为3.0,2.50;f′(或tgφ′)——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断系数;     

波数域求解T的方法

(一)问题的提出目前有关重磁波谱解释理论文献(例如[1])中关于求解T的公式为: T= -1/2πf Ln[cos2πfd-(cos~22πfd δ~2(f)-1)~(1/2)] (1—1) (1—1)式中:T:表示异常体在垂直方向上的投影;d:表示异常体在水平面上的投影; δ(f)=MA(f)/MA_1(f) MA_1(f)-Ce~(2πfh1) MA(f)=Ce~(-2πfh1)·[1 e~(-πfhT)-2e~(-2πfhT)·cos2πfd]~(1/2) (1—1)     

推理过程线(续)

(2)扣除初损。单站建立降雨径流相关图,其制作方法详见“中国湿润地区洪水预报方法”一书。由降雨过程P_t～t查降雨径流相关图,便得到总径流过程R_t～t。(3)扣除后损。建立单站净雨强度(a)～平均稳定入渗率(f_c)关系曲线。根据a～f_c曲线,由R_t～t计算得地下水过程R下～t,再由R_t～t减去相应的R下～t便得地表净雨过程R_上～t。2.优选参数M。根据(11)式,有     

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。     

基于变动饱和带的产汇流模型及其参数确定方法

当前分布式水文模型的参数确定仍主要依赖率定方式, 在缺资料地区应用受到限制。建立一种基于变动饱和带产流模式和网格水滴汇流方法的分布式产汇流模型, 提出利用下垫面特征来确定模型参数的方法。结合野外入渗试验和参数敏感性分析, 建立地表饱和水力传导度(K_0z)和饱和水力传导度随深度衰减系数(f)2个敏感性产流参数与地形参数、土壤类型数据的定量统计关系, 利用野外坡面流观测试验确定坡面汇流参数, 并在多个实际流域进行应用验证。结果表明: ①利用地形参数确定K_0z与使用遥感资料确定K_0z的模型精度进行对比, 在姜湾实验流域场次洪水模拟的平均确定性系数从0.82提高至0.86, 洪峰与洪量误差的平均绝对值分别降低了2.2%和0.95%, 但峰现时间误差平均绝对值增大了4%(仍控制在2 h内)。②建立姜湾等14个流域参数f率定值与不同深度土壤类型数据的定量关系, 移用至七邻等6个流域进行验证, 表明参数f关系式与模型率定的精度非常接近, 相对误差的平均绝对值为2.8%, 场次洪水模拟的平均确定性系数为0.83, 洪峰与洪量误差的平均绝对值为10.07%和6.86%, 峰现时间误差的平均绝对值为2.61 h。提出的敏感性产流参数确定方法与野外实测、模型率定、遥感资料推求等方式进行对比, 均具有较高的参数估计精度和场次洪水模拟精度, 在缺资料地区具有适用性。     

渗入系数计算的一个注记

渗入系数的计算方法比较多,其基本表达式可从地表水径流y、降水x、陆面蒸发Z的水平衡方程中得到,当按年为计算时段时有:(z)式中:i为年份;变量xi、yi、Z,均以毫米计;ai为相应的渗入系数,或称降水渗入系数。 刘应(1)式的代数转换式为: a‘x,=X‘一y‘一z;(2) 或xi=y; z、 a;x*(s)     

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,     

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.     

时变参数法在洪水预报中应用

由于人类活动影响导致海河流域行洪河道发生了明显变化,造成洪水准确预报面临方法急需改进难题.本文通过下垫面条件变化对行洪影响状况和机制研究,提出了霍顿饱和下渗与马斯京根分段连续演算相结合的"时变参数"方法.大量实例效验结果表明,该方法较好地解决了河道干涸导致行洪中存在较强下渗影响问题,进而提高了预报精度.时变参数河道洪水演算方法以中国洪水预报系统为平台,根据上断面实测流量资料及下断面初始流量资料对下断面未知的流量过程进行预报.     

非饱和土壤Richards方程入渗求解探讨

根据理查兹 (Richards)方程求解非饱和土壤垂直一维入渗率历时规律 ,因缺乏土壤水分特性函数K(θ)、D(θ)的一般有效公式 ,而采用与实际相差甚远的定值或线性函数假设 ,使成果隐含过多经验成分或需要反复迭代计算。笔者在文献 [1]中提出的非饱和土壤水分特性函数的一般有效基础公式 ,用分离变量法直接求解Richards方程 ,用土壤水动力学方法分别导出了含有渗前土湿因子的新入渗公式。它摆脱了同类入渗公式对水分函数过于简单的概化假设和经验成分。为放弃迄今水文学产流计算中惯用的下渗容量曲线“截首留尾”的经验做法 ,以直接使用含有渗前土湿因子的下渗公式提供了理论依据 ,从而将有利于产流计算方法的改进和计算精度的提高。     

1962—2007年新疆塔城白杨河流域气候变化对水文情势的影响

通过气温、降水和径流等水文气象要素的对比,分析了新疆塔城白杨河流域在气候转型条件下水文特性的变化特征.结果表明:1962—2007年46a白杨河流域的额敏站气温以0.53℃·(10a)-1的速度增暖,降水量以8.5mm·(10a)-1的速度增加;和布克赛尔站则以0.35℃·(10a)-1的速度增暖,年降水量以6.4mm·(10a)-1的速度增加.额敏与和布克赛尔两站46a的年升温率远高于北疆平均增温率,白杨河流域气候有向暖湿型转化的趋势.白杨河流域主要补给为积雪融水,多年平均出山年径流量为2.393×108m3,46a来年径流量以10×106m3·(10a)-1的速率增加.白杨河径流量与额敏、和布克赛尔两站年降水量有着明显的正相关性;但与额敏、和布克赛尔两站年气温有着不明显的反相关性,说明白杨河流域径流量对气候变化有着明显的响应.     

黑河流域地下水同位素年龄及可更新能力研究

通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚(T)和¹⁴C的测定, 对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算. 结果表明: 整体上看, 从黑河流域的上游、中游至下游, 浅层和深层地下水年龄逐渐增加, 地下水更新速率也逐渐增大. 其中, 黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a^-1和1.76%·a^-1, 可更新能力最强; 中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a^-1和0.68%·a^-1, 可更新能力次之; 下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a^-1和0.18%·a^-1, 可更新能力最差. 黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同, 浅层和深层地下水年龄存在较大的差异. 其中, 中游山前平原补给条件较好, 浅层和深层地下水年龄较小; 中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差, 显示了更老的年龄. 黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率(1.13%·a^-1)高于埋深40~100 m之间的中层地下水(0.65%·a^-1)以及埋深100 m以下深层地下水(0.55%·a^-1). 因此, 在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水, 适当缩减开发深层地下水.     

影响矿体储量计算精度的某些因素

<正> 许多金属、非金属矿床勘探工作中,常用平行断面法计算储量,一般选用下列公式:截锥公式:梯形体公式:式中S_1、S_2分别代表相邻断面面积(S_1>S_2),L 为两断面之间距。当S_1-S_2/S-1>40%时,选用公式(1),当S_1-S_2/S-1<40%时,用公式(2)。通过长期工作实践,发现盲目套用两个公式,存在一定问题,值得探付。工作中还发现,某些矿床对矿石体重参数的选择与计算也明显地影响着储量及平均品位计算的精度,不能等闲视之。     

以霍顿曲线为基础的流域产流计算模型

流域产流研究的一个重要课题,就是寻求利用入渗能力曲线计算流域产流量的计算方法。众所周知,流域的实际入渗曲线是受控于入渗能力曲线、雨强和前期土壤含水量的。本文以霍顿(Horton)曲线为基础,经推导,建立了一个将上述因素有机地联系起来的流域产流计算模型。     

基于子流域特征的泥石流易发性评价

文章以云南省迪庆藏族自治州金沙江河谷金江镇—林当可为例,研究了基于子流域单元的泥石流易发性评价模型。首先,将研究区划分为1 570个子流域单元,其中70%(1 090个)用于模型建立,30%(480个)作为模型测试样本。然后,采用9种子流域单元特征因子（melton比率、流域平均径流侵蚀力指数、平均地形湿度指数、流域延伸率、流域平均高程、流域水系密度、流域平均植被覆盖度、流域平均坡度、流域高差率）的归一化值作为自变量,泥石流是否发育作为因变量,运用逻辑回归建立泥石流易发性评价模型,将易发性划分为5个等级。最后,通过独立的测试样本验证,易发性评价模型预测性能(AUC=0.821)良好;且随着易发性等级提高,泥石流绝对和相对发育比例逐级增加,模型满足合理性要求,适用于研究区的泥石流易发性评价。     

雅鲁藏布江流域1978-2009年气候时空变化及未来趋势研究

利用1 km 分辨率DEM数据及ArcHydro Tools 提取了雅鲁藏布江流域边界, 明确给出了该流域具体的地理边界及空间范围. 依据雅鲁藏布江流域范围内及周边39个气象站点1978-2009年近32 a逐年气象数据, 综合运用GIS空间插值技术及气象统计分析方法, 对雅鲁藏布江流域气候(着眼于降水和气温指标)时空变化特征及未来变化趋势进行了研究. 结果表明: 1978-2009年间流域范围内多年平均降水大致趋势为由西至东逐步增加, 年平均降水量以7.935 mm·(10a)^-1的速度缓慢增加. 流域多年平均气温大致由河源至下游逐渐升高, 河谷腹地至流域边界处逐渐降低, 并出现了以拉萨、乃东为中心的局部高温带; 近32 a流域年平均气温增加2.2 ℃, 增加幅度达到0.489 ℃·(10a)^-1, 高于全球及全国同期增温速率. 近10 a间, 流域平均降水以 -139 mm·(10a)^-1的速度显著减少, 气温则以1.14 ℃·(10a)^-1的速度增加, 整个流域气候呈现暖干趋势. 利用R/S分析法预测得知, 流域年降水量可能出现短时间的减少波动, 但未来较长一段时间内, 流域降水及气温仍将保持增加趋势, 流域气候呈现暖湿化趋势.