基于汇流时间方法的空间分布式水文模型研究

基于汇流时间方法的空间分布式水文模型提出汇流时间概念,利用遥感信息和GIS作支持,采用SCS模型进行空间分布净雨强度计算。用DEM确定格网单元的流向,各个单元的流速基于运动波假设得以确定。出口的直接径流就是在各个汇流时间段内到达出口的所有格网单元的体积流之和。这种方法考虑到了降雨信息的空间分布,模型结构简单、参数物理意义明确。最后对基于汇流时间方法的空间分布式水文模型存在的几个典型问题进行了分析和讨论。

植被对坡面汇流时间影响的试验研究

引发暴雨山洪的主要因素除大气降水特性以外还与下垫面森林植被状况有着密切的关系,流域植被对坡面汇流时间有着直接的影响。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度、综合糙率、有效降雨强度及坡度的恒定指数形式表征其对汇流时间的影响,而植被对汇流时间的影响是隐含在综合糙率之中,从而无法直接利用有关植被的高精度遥感资料。本研究基于不同下垫面情况下不同坡度、不同雨强的坡面汇流系列试验,深入分析植被对坡面汇流时间的影响,引入植被覆盖度因子,结合统计分析方法,建立植被与坡面汇流时间的关系。研究结果表明:植被的种类(草或灌木)对坡面汇流时间影响存在一定差异,草植被下的坡面汇流时间大于相应条件灌木植被下的坡面汇流时间;植被覆盖度(草或灌木)对坡面汇流时间存在显著影响,坡面汇流时间随植被覆盖度的增大出现明显的增加;降雨强度、坡度对坡面汇流时间的影响也较为显著,坡面汇流时间随雨强及坡度的增大而出现明显的减小;草及灌木植被覆盖度指数随坡度及雨强变化规律基本相似,总体上草植被覆盖度指数略大于灌木植被覆盖度指数。随着雨强增大,植被覆盖度指数减小趋势较为明显;随着坡度变缓,植被覆盖度指数有所增大。本研究将植被因子从综合糙率中剥离出来,便于融合植被遥感数据,从而提高坡面汇流时间的计算精度。

基于空间分布式汇流时间方法的流域洪水模拟模型及应用研究

基于空间分布式汇流时间方法的流域洪水模拟模型采用SCS模型，进行空间分布净雨强度计算。格网单元的流向用流域的DEM来确定，出口的直接径流就是在各个汇流时间段内到达出口的所有格网单元的体积流之和。模型结构简单、参数物理意义明确。基于对该模型的原理和运行流程的描述，以浙江皎口水库流域为例，对该流域的1979—2001年中的6场洪水的径流过程进行模拟。结果显示，皎口水库流域小时径流模拟值与实测值曲线拟合度较好，水量拟合指数平均值为1．04，平均模型效率系数为0．68。

山区流域坡面汇流时间参数优化试验研究

山区流域坡体陡峻、植被覆盖变化大,暴雨作用下的洪水响应过程复杂,坡面汇流时间是洪水过程模拟的关键参数。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度L、糙率n、有效降雨强度i及坡度S的恒定指数形式表征其对汇流时间T的变化,公式形式为:T=L^(0.6)n^(0.6)i^(-0.4)S^(-0.3)。降雨强度对汇流时间的影响,以降雨强度的恒定指数-0.4来表征其对汇流时间变化,而较少反映坡度与植被覆盖度的影响。本研究基于不同坡度、不同植被覆盖度条件下坡面汇流的系列试验,结合专业的数据统计软件,对相关数据进行分类处理,深入分析了坡面汇流时间参数的变化规律。研究结果表明:无植被情况,不同坡度对雨强指数存在一定影响,在45°及30°坡面上,雨强对坡面汇流时间影响的雨强指数拟合值约为-0.40,这与常用的研究成果基本吻合,在15°及5°坡面上,雨强指数拟合值分别为-0.30及-0.25,比常用雨强指数值略微偏大;有植被覆盖情况,不同植被覆盖度对雨强指数的影响十分明显,45°、30°及15°坡面,植被覆盖度50%以上时其雨强指数拟合值平均为-0.63,明显小于常用雨强指数-0.4,20%覆盖度情况下,雨强指数均值约为-0.37,与常用雨强指数-0.4接近,5°坡面不同植被覆盖度对雨强指数影响不大,雨强指数基本在-0.25～-0.30之间。

基于河道洪水“平顶峰”过程的涨洪历时和流域汇流时间的判定

以依吉密河"88.7.14"特大洪水过程为例,探讨了暴雨洪水"平顶峰"过程的涨洪历时和流域汇流时间的判定问题,澄清了雨洪到峰时间和河道峰现时间的关系,为分析流域"平顶峰"类型洪水特性参数及洪水预报提供参考。

汇流时间对齐法在滃江水文站洪水预报中的应用探讨

汇流时间是净雨到流域出口形成洪水所需要的时间,是流域洪水特征的重要参数。本文探讨了试错法在滃江水文站汇流时间计算中的应用,并通过建立按各雨量站汇流时间对齐的错时计算时段流域平均降雨～洪水增量之间过程相关的数值化拟合表达式,用于实时洪水预报的具体方法进行了探讨。

流域汇流时间搬家公式的推导与应用

通过对广东省综合单位线法的汇流时间基本公式及流域特征参数联合分析,推导出与洪峰搬家公式表达式类似的、与流域面积相关的汇流时间搬家公式,并结合北江流域河流水系的地貌形态特征,计算出搬家指数。通过验证,证明了本方法具有较好的适用性。此方法参数意义明确,计算简便,可作为无资料地区以及设计洪水汇流时间计算方法。

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。

雨水集流时间和径流面积取值问题探讨

雨水集流时间和径流面积取值是城市、厂矿中雨水排水渠设计流量和设计断面的主要依据 ,文章用

论推理公式的基本原理和适用条件

推理公式Qm=CIA是假定在流域汇流时间τ内,降雨强度I、径流系数C和汇流速度V三者的时空分布都是均匀的,流域形状呈矩形,并且洪水前底水为零,而建立起来的。用等流时线法的概念和流域汇流理论,证明了推理公式没有考虑流域调蓄作用,也没有考虑槽面降水和地下径流的影响。因此,推理公式只适用于山区丘陵区小流域的设计洪水计算,而不适用于平原河流和平原河网地区排涝计算。

设置调蓄池的雨水管道设计计算

设置雨水调蓄池是城市雨水利用的有效措施,但目前国内还未有设置调蓄池的雨水管道设计计算方法。为此,结合雨水管道设计的推理法和管道空隙容积理论,提出了通过设置雨水调蓄池,使上游雨水全部持续进入调蓄池而延长下游管道的汇流时间t3的合理假设,计算下游雨水管道的降雨历时应包括地面集水时间t1、折减条件下管道流行时间m t2和上游管道的设计流量充满调蓄池的时间t3,从而得到了适用于设置调蓄池的雨水管道设计公式,并将其应用于西北某规划科技园的雨水利用系统的管道设计中,与传统的设计方法相比,提高了系统的雨水调蓄功能,并降低了管道造价。

基于空间分布流速场的单位线推求及应用

为了考虑地形坡度对汇流的影响,利用空间分布流速场分析地貌瞬时单位线,坡地单元与河道单元的汇流速度采用不同的计算公式,同时考虑流速沿河道向下游的变化.基于数字高程模型(DEM)计算每一网格的汇流时间,将其看作随机变量进行统计分析,得到汇流时间的概率密度分布———地貌瞬时单位线(GIUH).该方法在沿渡河流域的应用效果较好.

基于数字高程模型的等流时线推求与应用

根据流域等流时线的原理 ,详细探讨了基于数字高程模型 (DEM )的等流时线的推导方法 .根据汇流流速与地表坡度的水力学关系 ,提出了一个经验公式来计算水流流经DEM上每一栅格的时间 .当水流流向采用多向分配法而不是单向流法时 ,提出了两种计算汇流时间的方案 .在爱尔兰的一个中型流域上进行了应用研究 .与传统的在地图上人工经验勾绘出来的等流时线相比 ,基于DEM的等流时线具有两个优点 .一是能够充分反映流速空间变化的非均匀性 ,二是自动生成 ,当流域地形发生变化时 。

多层建筑楼梯疏散宽度组合仿真研究

为探究事故发生时楼梯宽度对多层建筑疏散效率的影响,结合多层建筑楼梯疏散特点,建立多层建筑楼梯疏散模型。基于多层建筑疏散过程,以社会力模型为基础,分析多层建筑行人疏散方式,构建楼梯疏散汇流模型;计算各楼层行人汇流时间以及楼梯汇流疏散效率;以某多层教学楼为仿真案例,构建不同楼梯宽度组合疏散场景,仿真多层建筑物疏散过程,获取各楼层汇流时间及楼梯疏散效率。结果表明:楼层平台汇流持续时间与楼层所在位置正相关,楼层所在位置越高,汇流持续时间越长;低楼层楼梯宽度增加有利于优化中间楼层行人汇流作用,提高多层建筑疏散效率,而高楼层楼梯宽度增加则会加剧中间楼层行人汇流对疏散的不利影响,降低多层建筑疏散效率。

尾矿库暴雨洪水计算方法与比较

水文计算是尾矿库调洪演算、大坝稳定计算的前提。针对暴雨洪水计算中推理公式法在求解时有多种表现形式,导致不同方法产生的人为界限问题,基于推理公式法原理及相关参数的准确选取,采用迭代公式法、图解法、简化推理公式法对同一算例进行验证。结果表明,三种方法计算结果完全一致,说明了三种解法在原理上的一致性。

高等级公路路面集中排水水力计算

为了提高路面集中排水水力计算的精度 ,笔者通过理论推导 ,从质量守恒出发 ,利用谢才—曼宁公式 ,采用微分法提出了一个计算暴雨时路面集中排水的水力计算方法 ,经比较这一方法使用方便 。

城市化对南明河水系的洪水影响

针对贵阳市城市化引起的城市防洪严峻的问题,基于1980~2015年贵阳市水文站的观测资料、南明河水系分布图和贵阳市溶洞、暗河实测资料,利用调洪演算法定量计算了贵阳市城市化前后的年最大流量与汇流历时,研究了城市化对南明河水系的洪水影响。结果表明,经城市化后汇流历时缩减10.07%~23.31%,相应的年最大流量增加15.86%~24.67%,典型洪水年年最大流量增幅与历时减幅明显高于非洪水年,暗河与溶洞在贵阳市城市化的进程中对南明河水系的洪水起到了削峰滞洪的作用,所以合理利用暗河与溶洞,削弱城市化对南明河水系的洪水影响迫在眉睫。

广东省清远市山洪灾害防御能力分析评价

结合山洪灾害调查工作实践,对广东省清远市8个县的设计暴雨洪水、山洪汇流历时、沿河村落防洪能力等关键性成果进行了分析评价和综合论述。分析评价工作共涉及1 525个自然村、36 544户家庭、201 832人等评价对象。分析了清远市各区域评价对象的汇流时间、洪峰模数和防洪能力等指标。结果表明各级危险区人口146 985人,户数26 661户,其中:极高危险区人口46 557人,户数8 717户;高危险区人口64 272人,户数11 350户;危险区人口36 156人,户数6 594户。研究成果可为清远市山洪灾害防御和管理工作提供科学依据。