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基于分布式水文模型的洪水预报及水库削峰的案例研究

发布时间:2020-09-28 12:56
   近年来,受气候影响,世界各国都在遭受着洪水的侵袭,虽然世界政府采取了一些的工程与非工程措施,但面对自然的力量,人类的力量相对渺小,难以抵抗泥石流等附带灾害带来的人员和经济损失。因此,为减小洪水灾害带来的后果,唯有及时发布预报,增加居民警惕性,积极防御。水文模型是洪水预报的重要工具,可以研究水文过程,明晰洪灾成因机制,解决水文预报遇到的技术问题,是当前学者们研究的一大热点。福建省闽清县山脉众多、地形复杂,在强降雨影响下易发生山洪侵害。本文依托国家山洪灾害防治项目以及全国调查评价结果,以梅溪流域为研究对象,建立了基于子流域单元的分布式水文模型,并根据梅溪流域实测降雨径流资料对模型适用性进行验证,将适用模型参数应用于闽清县山丘区小流域洪水预报,为闽清县防洪预警预报提供科学依据。主要包括以下内容:(1)本文基于新安江三水源模型原理,结合GIS 10.2系统、梅溪流域数字高程模型(Digital Elevation Model,以下简称DEM)数据,考虑降雨空间不均匀性,以及土壤含水量不同、下垫面不同等条件对产流区形成产汇流量存在影响的问题,划分子流域单元并提取流域基础信息,根据土壤类型和土地利用数据资料确定下垫面参数,最终构建梅溪流域洪水预报模型。(2)构建的流域水文模型涉及各项参数,如产流参数、汇流参数、以及演进参数等,通过反演验证模型参数适用性。本文利用前2/3场次洪水用于模型参数率定,后1/3场次对参数进行验证,结果显示:率定期38场次洪水,确定性系数均值为0.85,验证期18场次洪水确定性系数均值为0.83,平均径流深相对误差率定期为10.39%,验证期为11.35%;平均洪峰流量相对误差率定期为8.83%,验证期为9.52%;峰现时间误差率定期为1.42 h,验证期为1.17 h。总体来看,模拟结果达到了水文预报的要求,构建的分布式水文模型可用于梅溪流域产汇流分析。(3)基于分布式水文模型洪水演进分析,利用模拟结果分析“尼伯特”台风暴雨洪水成因以及重现期。综合分析场次点降雨和面降雨情况,可得该场次最大时段雨量接近500年一遇,洪水重现期接近200年一遇,可知,尼伯特洪水重现期定义为200年一遇~500年一遇之间较为合理。(4)以预报时段前实测降雨作为水文模型输入,得到降雨后1h、3h、6h预见期内的预报流量,从结果可以看出,随着降雨时间输入的逐渐后移,预报流域出口处洪水流量逐渐增大,且与实际洪水起涨过程、起涨方式以及起涨量相一致,说明以实测降雨作为模型输入,基于分布式水文模型的洪水实时预报方法可行,且具有较高的预报精度。(5)考虑水库工程对洪水的削减作用,模拟不同频率的设计洪水过程,并采用实际洪水对结果进行了验证,分析了添加水库模型前后洪峰、洪水重现期及水库影响范围的变化。以岭里水库为例,研究水库工程建设对梅溪流域洪水规模的削减作用,结果表明设计洪水削减率随距离的增加逐渐减小,且在距离12 km左右处,削峰比率发生明显变化,且各重现期设计洪水削减比重斜率均较大,说明距离水库越近,洪峰削减作用更突出,岭里水库的影响范围约为38 km。
【学位单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:TV697.13;P338
【部分图文】:

路线图,路线图


研究区计算路线图

点图,水文站,流域,资源环境科学


图 2-1 梅溪流域 DEM 及水文站点图域内地貌的垂直差异性导致土壤类型变化多样,土地利用现状遥感监测数质地空间分布数据从中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.c辨率为 30 m×30 m。梅溪流域土壤以粘壤土为主,其次为砂质壤土,如图

土壤质地,土地利用类型,流域,水文气象


梅溪流域主要土壤质地和土地利用类型

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4 杨大文;李

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