考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强,研究洪水对降雨空间异质性的响应关系,对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例,应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980~2020年6~9月逐小时降雨数据进行频率分析,推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景,利用构建的水文模型模拟,对临沂站的洪水过程进行分析,得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明,降雨空间分布对洪峰流量的影响显著,靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素,降雨空间异质性高的情景下,较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。

黄土高原典型流域LCM模型集总、半分布和分布式构建对比分析

暴雨中心的空间分布是影响小流域暴雨洪水过程模拟精度的关键要素。不同模型构建方式对降雨空间异质性的响应差异很大,选择恰当的水文模型构建方式对提高模型计算效率,减少降雨空间异质性对模型的影响从而提高预测精度具有重要意义。为此,本文基于刘昌明提出的适用于黄土高原超渗产流机制的LCM(Liu Changming Model)模型,分别构建了集总式、半分布式和全分布式的暴雨—径流模型,旨在比较分析不同模型构建方式对于降雨空间异质性的响应及其对模拟精度和计算效率的影响。结果表明:分布式构建模拟精度最高,纳什效率系数达到0.81,相关系数达到0.82;集总式构建计算时间最短;相比较而言,半分布式构建方法纳什效率系数达到0.78,主峰值模拟精度分别达到76.1%和65.8%。总体上,全分布式构建方法模拟精度最高,集总式计算耗时最短效率最高,半分布式在保持较高模拟精度的同时也具有较高的计算效率。