新安江模型中河道汇流方法的改进

发布时间：2021-02-21 10:47

　　为解决子流域与网格河道之间的匹配问题,在新安江模型（XAJ）的基础上,采用考虑旁侧入流的扩散波和修正后的Muskingum-Cunge-Todini（MCT）2种演算法对河道汇流计算进行改进,建立了XAJ-DCH模型。分别采用原新安江模型的Muskingum以及XAJ-DCH模型中的MCT和扩散波演算法对呈村流域进行洪水模拟,模拟结果表明:呈村流域率定期和验证期的洪峰相对误差为-20%～20%,洪量相对误差为-10%～10%,确定性系数都大于0.7,并且3种方法的洪峰相对误差、洪量相对误差、确定性系数模拟的结果相似,从而验证了XAJ-DCH模型的合理性;相比于新安江模型,XAJ-DCH模型不仅可以用于出口站点的流量模拟,同时可以预测流域内部河道断面的水位和流量;由于汇流计算模块中引入了扩散波方法,可提高模型在地势平缓地区的预报精度。 

【文章来源】：河海大学学报(自然科学版). 2020,48(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

研究流域示意图

2.1 河道演算顺序及河道断面概化首先在数字高程模型的基础上,利用Arcgis软件提取流域的填洼、流向、汇流累积、水系等,采用自然子流域法划分子流域。首先找到每个子流域的出口点位置,然后根据流向文件确定每个子流域出口点到整个流域出口点之间的河道,这部分河道用于河道演算;将提取的整个流域的出口点设为编号1,按照流向文件,根据D8法原则,从编号为1的栅格开始向上游搜索入流栅格,依次搜索设置编号2,3,…直至各支流河链的起始点,如果在搜索中发现有2个入流栅格,则这2个入流栅格编号相同。如图2所示,编号1为流域出口点,红色星标代表着上游子流域的出口点,在进行河道演算时,从上游栅格最大编号开始计算,寻找每个编号出现的次数,对相同编号的河段依次进行河道演算。本文假设计算河道是矩形河道,同时考虑旁侧入流的影响。河道中每个断面的河宽计算采用Topkapi模型中河宽计算公式[17] 在进行河道演算时,根据流向,假设上下游2个栅格的中心点代表河道断面,则两者之间的直线距离就代表该河段之间的距离。

实现子流域与计算河道之间的耦合是一个关键问题。在时间尺度上,新安江模型产流计算和坡面汇流计算是以1 h为时间步长,而在用扩散波方法或者MCT方法进行河道演算时,为了保证计算的稳定性条件,是以秒为时间步长,因此涉及一个时间尺度转换的问题,在这里采用的是将1 h的产流量均分。在空间连接上,主要把子流域进行2种划分,第一种是位于计算河道上游的子流域,如图3所示,左龙、冯村、田里、大连这几个子流域,在进行三水源划分之后,用滞后演算法进行子流域河网汇流演算,得到每个子流域出口点的流量,作为起始河段的上游断面的输入流量;第二种是计算河道所在的子流域,如图3所示的棣甸、樟源口、汪村、呈村,这些子流域进行三水源划分之后,根据每个子流域中河道的栅格数量,将水量进行均分,平摊到每个河段中,作为侧向入流。


本文编号：3044242