基于地貌瞬时单位线汇流模型的山洪灾害临界雨量研究——以陈家河流域为例

摘要

临界雨量是山洪灾害预警预报和防治体系的重要参数，因此，临界雨量的计算精度对于减少人员伤亡和财产损失有非常关键的作用。以往大多数资料匮乏的小流域临界雨量的计算中汇流计算采用推理公式法，但这种方法更多的体现了经验性，并且洪水过程只采用五点概化法，在流域汇流计算时只考虑流域面积、河长和比降等，与实际的汇流过程存在一定的误差。为了解决临界雨量的计算精度问题，本文试图通过建立适用于陈家河流域的基于地形地貌的地貌瞬时单位线汇流模型，来计算出更为准确又符合当地实际的临界雨量。　　以宝鸡地区陇县陈家河小流域为研究对象，基于DEM，运用ArcGIS10.0经过水文分析计算得到地貌参数：河数率为4.20，河长率为2.66，面积率为3.11；并结合水动力参数初步建立基于地形地貌的地貌瞬时单位线的汇流模型，利用实测的三场洪水过程进行参数率定，得到净雨强度与平均河宽的关系：B=0.407Ln（ir）+1.006。然后利用汇流模型对另外两场洪水过程进行模拟并与实测过程进行比较，结果表明洪水过程的各个方面都吻合较好，误差仅为3.98％。利用设计的当地暴雨过程，经产流分析之后，釆用地貌瞬时单位线汇流模型进行汇流分析计算，得到各典型频率的洪水过程。在降雨径流同频率的假定下，并且考虑三个典型土壤含水量：Pa=20mm（干旱）、Pa=50mm（—般）、Pa=80mm（湿润），结合陈家河实测的沟道资料，运用水位/流量反推法对汇流结果进行临界雨量的计算。　　对断面进行水力计算，根据水位流量关系曲线推求出陈家河流域的特征流量为364m3/s，在地貌瞬时单位线法得到的P～Qmp关系曲线上推求出成灾频率为1.75%，进而计算得到1、3、6、12、24h对应的临界雨量为52、90、104、125、152mm。将计算结果与前期推理公式法的计算结果相比较，发现推理公式法的计算结果较地貌瞬时单位线法在临界雨量上要小5～8mm，准备转移雨量要小4～10mm。可以看出推理公式法的计算结果偏于保守，并且洪水过程只用五点概化，在进行转移雨量的计算时，只能插值，其结果必然与实际值存在一定的差距，在预警时会过早的使人员转移，失去了预警的意义。因此，基于地形地貌的地貌瞬时单位线法计算的结果更加准确也更符合当地的情况。

目录

声明

1绪论

1.1研究目的与意义

1.2山洪灾害研究现状与进展

1.3研究内容

1.4研究方案与技术路线

2研究区域概况

2.1地理位置

2.2地质地貌

2.3气候环境

2.4土壤植被

2.5小结

3设计降雨与产流计算

3.1设计降雨

3.2产流计算

3.3小结

4地貌瞬时单位线法汇流计算

4.1地貌瞬时单位线模型理论

4.2陈家河流域DEM生成及河网提取

4.3地貌参数提取

4.4流域水动力参数提取

4.5基于R-V GIUH理论的汇流模型建立

4.6不同频率洪水过程计算

4.7小结

5推理公式法汇流计算

5.1推理公式法简介

5.2推理公式法理论

5.3汇流计算

5.4小结

6水位流量反推法计算临界雨量

6.1断面水位流量关系计算

6.2临界雨量计算

6.3结果分析

6.4小结

7结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录