半干旱半湿润流域洪水预报模型的研制及应用

摘要

在流域水文模型的研制工作中,南方湿润地区的工作做的较多,计算方法也比较成熟,而半干旱半湿润(后文简称半干湿)地区的工作做的较少,无论国外的还是国内的流域水文模型,在半干湿地区使用时都不同程度存在问题。因此深入研究半干湿地区的水文模拟具有一定理论意义和重要实用价值。本文首先较全面地分析了各类水文模型特点及不足,重点分析了现有半干湿地区水文模型的特点和不足,特别是对半干湿地区双超产流模型,利用对比和分类等方法对双超模型的结构、参数和存在的问题等方面做了全面细致的剖析。同时利用系统建模的理论对新安江模型在湿润地区成功应用的原因做了全面的剖析。在对新安江模型和双超模型综合客观的全面分析及对半干湿地区水文特性再认识之后,以系统建模的理论与实践经验,建立了一个针对半干湿地区的新的水文模型—SAH模型(semi-arid and semi-humid的缩写)。然后详细地介绍了SAH模型的结构部件以及模型的特点。为了检验SAH模型的有效性,将SAH模型、双超模型和新安江模型同时应用于山西文峪河上游流域。通过14个场次降雨径流资料的模拟计算,可以看出：SAH模型相对于其他两个模型具有其独到的优点,其模型结构合理,不存在明显的系统偏差,模型的参数设置也符合系统建模的要求,而且模型模拟效果良好。水文模型参数设置的合理性对模型来说是至关重要的。在本文的最后一章中,利用实际流域模拟所得参数结果对参数间的相关性和各个参数的敏感性做了分析,通过分析得出这样的结论：SAH模型中层与层之间某些参数具有一定的相关性,但是总体而言,层与层之间参数还是比较独立的,参数的相关性主要存在于层内；SAH模型产流的8个参数中有3个低敏感的参数,4个中等敏感的参数,1个高敏感的参数,这种参数敏感程度的组合使得模型具有较好的稳定性。经过对SAH模型与双超模型和新安江模型在实际流域应用的对比,以及对SAH模型结构合理性和参数敏感性、相关性等方面的理论分析,初步判断SAH模型的结构符合半干湿地区的产流规律,模型建立所依据的原理和数学方法与系统建模的要求相一致。在本文最后,以SAH模型为研究对象,对水文预报输入资料及时间尺度进行了分析,得到了不同时间尺度对模型预报结果的影响,这对洪水预报、特别是城市短历时暴雨洪水中暴雨资料的整理、截取提供了有价值的参考。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 水文模型研究概况

1.3 半干湿地区水文模型研究进展

1.4 本文研究目的及意义

1.5 主要研究内容

2 相关模型的分析

2.1 双超模型介绍

2.2 超模型的分析

2.3 新安江模型简介

2.4 新安江模型的分析

3 SAH模型的提出

3.1 半干湿流域产汇流特性分析

3.2 SAH模型的总体思路

3.3 SAH模型结构

3.4 SAH模型特点

4 模型验证及对比分析

4.1 应用流域介绍

4.2 模型计算与验证

4.3 对比分析

5 SAH模型参数分析

5.1 参数概况

5.2 相关性分析

5.3 敏感性分析

5.4 率定方法总结

6 模拟时间尺度对SAH模型的影响

6.1 研究水文尺度的意义

6.2 资料的尺度转换处理

6.3 静态参数方法

6.4 动态参数方法

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 不足之处与建议

致谢

参考文献

附录