水文资料短缺流域设计洪水的估算研究

摘要

在很多国家和地区，仍然有许多流域缺少观测资料，再加上人类活动的加剧，导致下垫面条件、生态环境和气候条件都发生了巨大的变化，使得一些有资料地区的资料可靠性大大降低，这给水文分析工作带来了困难。目前，资料短缺地区的水文研究已成为国内外水资源水环境研究的难点和热点。国际水文科学协会(IAHS)于2003年启动了一个简称为PUB的国际水文计划，专门针对资料短缺地区水文问题开展研究。在我国，也成立了PUB工作委员会。本论文在总结资料短缺地区水文问题研究进展的基础上，探讨和研究了水文资料短缺地区设计洪水估算的相关方法。本论文的主要研究内容与成果如下：
　　(1)以福州市北部山区流域为例，探讨新安江模型在资料短缺地区的应用。采用新安江三水源蓄满产流模型进行产流计算。通过参证站水文模型参数的移用，解决了流域径流资料短缺情况下产汇流参数的估算问题。参数优选采用遗传算法。汇流计算是根据净雨在流域上汇流的途径不同，将径流分成地面径流、壤中流和地下汇径流三部分，壤中流、地下径流汇流采用线性水库模拟，流域地面汇流过程采用等流时线法模拟。
　　(2)为了弥补径流资料短缺带来的缺陷，本论文运用DEM技术提取水系、子流域及其面积、坡度等地形信息和等流时线。通过DEM推求等流时线，避免了在地图上勾绘等流时线的繁琐工作。随着全国各地数字高程模型的建立，将其运用到水文计算当中有重要的现实意义。
　　(3)水文比拟法在资料短缺地区应用较多。本文通过水文比拟法计算设计洪峰流量，来验证本文通过DEM技术与新安江模型结合的方法计算所得结果的合理性。
　　(4)通过率定得到的模型参数具有不确定性。本论文采用GLUE方法分析了参数组的“异参同效”现象和各参数的不确定性，结果表明各个参数的不确定性程度存在差异。然后采用扰动分析法对各个参数的灵敏度进行分析。GLUE方法是全局分析方法，扰动分析法是局部灵敏度分析方法，这两种方法使得我们对参数组合以及各个参数的不确定性和灵敏度有了更深的认识。
　　(5)本论文以福州市江北城区为例，初步探讨了资料短缺地区城市降雨径流的计算方法。具体做法是：基于DEM提取的地形信息，运用推理公式法，计算城市降雨径流洪峰流量，然后采用概化三角形法得到洪水过程。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 PUB研究概述

1.3 国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章 流域概况及资料准备

2.1流域概况

2.2资料收集

2.3本章小结

第三章 设计洪水估算方案设计

3.1总体研究方案

3.2设计暴雨的推求

3.3产流方案

3.4汇流方案

3.5优化算法

3.6模型模拟效果评定

3.7城区产汇流计算方法

3.8本章小结

第四章 设计洪水的估算

4.1模型参数移植

4.2北部山区设计洪水推求结果

4.3合理性分析

4.4江北城区设计洪水推求结果

4.5本章小结

第五章 水文模型参数的不确定性分析

5.1 GLUE 方法

5.2参数组的“异参同效”现象

5.3参数的不确定性分析

5.4参数的灵敏度分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

读研期间主要成果

致谢