WEP分布式水文模型应用于洪水预报的研究——以故县，陆浑水库为例

摘要

洪水预报是预测江河未来洪水要素及其特征值的一门应用技术科学，作为防汛工作的耳目和参谋，它是在人类与洪水灾害进行长期斗争中发展起来的。几十年的防洪减灾实践已证明，洪水预报在防洪的非工程措施中发挥了极其重要的作用。坚实的暴雨洪水理论，可靠快捷的水情信息传递和先进的分析计算技术是洪水预报准确，可靠的保障。洪水预报要借助一定的水文模型来完成，因此水文模型的选择客观上对洪水预报的精度和预见期都有一定的影响。近二十年随着电子技术，计算机技术，遥测技术和水文模拟技术以及信息论、系统论、控制论等新技术的发展，客观上改变了水文情报预测的技术面貌，同时也极大的推动了分布式水文模型技术研究的发展，改变了原有集总式水文模型对数据进行集中的输入和输出的特点，并且充分的考虑地形，植被，土壤类型等下垫面变化和降雨空间变化等条件，加强了水文模型对水文过程物理基础的描述。而利用分布式水文模型对流域的洪水进行实时预报，已成为当今水文水资源界研究的重点热点之一，这门技术的研究与发展，将会极大推动洪水预报技术向更高的层次方向发展，使洪水预报技术向现代化方向发展迈出一大步。 本次研究在系统分析分布式水文模型在洪水预报中的研究应用基础之上，以伊洛河为研究对象，应用WEP分布式水文模型对故县、陆浑两座水库以上流域从以下几方面进行了重点研究分析。 (1) 对故县，陆浑水库以上的流域进行了暴雨洪水特性分析。暴雨是引起洪水产生的最主要因素，伊洛河地区洪水发生频繁，且洪水都具有涨落陡、洪峰高、历时短的特点，洪水的大小和形式直接受暴雨特性的影响。通过对流域的暴雨和洪水特性进行分析，得出了流域洪水发生的时程分布和特性，为流域洪水预报模型的建立提供了重要的依据。 (2) 结合故县、陆浑水库以上流域的地貌特性、水文气象特征、和水库防洪要求，基于wEP分布式水文模型建立了流域的洪水预报模型，并依据本流域实际情况和实测洪水资料，进行了模型参数估算、率定和模型验证。在模型计算过程中，采用了降雨的日展布模型和小时展布模型对降雨进行合理的展布。 (3) 对洪水预报的预见期进行了分析。预见期是流域洪峰发生时间与最大降水时间之差。由于流域降水空间与时程变化特性变化，使得预见期的发生也会变化，本研究根据流域暴雨类型及来水组成情况，对流域洪水的预见期特性进行了分析，并研究了洪峰流量与预见期之间的关系。 (4) 对历史发生的雨量数据进行误差为20％的假定，利用假设的预报雨量和建立的分布式洪水预报模型，并考虑前时段降水及水文状态变量的实时滚动修正，对陆浑、故县的入库洪水过程进行了实时预报，预报结果与模拟供水过程及实测洪水过程进行了比较分析。 分析结果表明，本次对伊洛河流域进行暴雨洪水特性的研究，利用 WEP 分布式水文模型在伊洛河流域进行的洪水模拟及作业预报，取得了令人满意的效果。 本论文的主要创新点是：(1) WEP模型以往在二元水循环模拟和水资源调配中进行了应用，但在强暴雨地区还未进行过洪水预报研究，本次研究在属于强暴雨地区的伊洛河流域对模型的洪水模拟与预报效果进行检验，证明模型可以应用于洪水预报研究。(2) 本次研究详细分析和总结了伊洛河流域暴雨和洪水的季节变化规律、暴雨产生的主要原因以及暴雨洪水类型变化特点，得出了比较详细的流域暴雨特性规律，为今后进一步研究伊洛河流域的产汇流特性和洪水预报打下了较好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的意义

1.2分布式水文模型及洪水预报技术介绍

1.2.1分布式水文模型

1.2.2洪水预报技术

1.3分布式水文模型在洪水预报中研究概况

1.3.1研究现状

1.3.2利用分布式水文模型进行洪水预报研究成果

1.4存在的问题及改进方向

1.4.1存在问题

1.4.2洪水预报的改进方向

1.5本文研究的内容和技术路线

1.5.1研究内容

1.5.2本文技术路线

1.6小结

第二章WEP分布式水文模型的原理与方法

2.1 WEP模型的概述

2.1.1模型概述

2.1.2模型结构

2.1.3模型特点

2.1.4模型主要功能

2.1.5模型模拟步骤

2.2WEP模型对产汇流模拟的原理和方法

2.2.1入渗

2.2.2地表径流的原理和计算方法

2.2.3壤中径流与地下水出流的计算方法

2.2.4坡面汇流的原理和计算方法

2.2.5河道汇流的原理和计算方法

2.3 WEP模型应用于洪水预报的可行性分析

2.3.1应用的理论依据

2.3.2应用于洪水预报的现实依据

2.4 小结

第三章伊洛河流域概况及暴雨洪水特性分析

3.1伊洛河流域的概况

3.1.1流域的位置和范围

3.1.2水文气象特征

3.1.3地形与地貌特征

3.1.4土壤类型与分布

3.1.5气候

3.1.6水利工程概况

3.1.7社会经济情况

3.2伊洛河流域暴雨洪水特性分析

3.2.1暴雨的季节变化规律

3.2.2大气环流形式的季节变化

3.2.3洪水特性规律

3.2.4雨洪特性分析

3.3小结

第四章：WEP模型对暴雨洪水的模拟

4.1模型的模拟基础

4.1.1流域基础资料的说明

4.1.2流域单元格的划分

4.2降雨要素的展布与模型参数初值确定

4.2.1流域降水的时空展布

4.2.2参数初值确定

4.3模型参数的率定及验证

4.3.1预报时段的选择及水文资料的选择

4.3.2产汇流预报方案的评定

4.3.3模型率定

4.3.4模型检验

4.4模型预报结果的分析

4.5 小结

第五章伊洛河流域洪水预报及分析

5.1预见期分析

5.2 WEP模型洪水作业预报

5.3误差产生原因分析

5.4小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2本文主要创新点

6.3不足及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章及参加的科研项目

致谢