透水道路径流系数试验研究

透水道路是缓解城市道路积水问题的有效途径,但现有道路的排水设计方法对于透水道路并不完全适用,为解决上述问题,利用人工降雨装置和特别设计的透水道路试验平台和流量监测系统,通过人工模拟降雨试验,研究在不同降雨条件下透水道路径流系数的变化规律。试验研究结果表明:在地形条件不发生改变的情况下,透水道路径流系数在降雨过程中呈现单峰状动态变化,并且降雨历时与降雨重现期都会影响透水道路径流系数的最大值,并与之成正相关关系;在试验条件下,径流系数随降雨强度的变化存在一个敏感区间,在此区间内,径流系数随雨强变化的速率较快;当试验工况不变且降雨强度小于50 mm/h时,透水道路的径流系数平均值为0.023,说明该条件下的透水道路可控制降雨强度50 mm/h以下的降雨不产流,即在后续排水通畅条件下,所研究透水道路可以解决多数降雨事件的道路积水问题。试验为后续透水道路径流系数的研究打下了基础,也为透水道路的排水设计提供了一定的理论依据。     

平原区天然降雨极值强度与径流系数的关系研究

太谷均衡实验站对天然降雨-径流资料的分析结果表明:天然降雨-产流多发生在7、8月份,场(次)降雨量一般大于20 mm,场(次)降雨量出现的频率小于2%;场(次)降雨径流量的大小主要取决于降雨极值强度,降雨极值强度与径流系数呈线性关系,相关系数为0.71;概化时间与径流系数呈幂函数关系,相关系数为0.80.     

模拟降雨条件下径流系数预测模型的构建

多种下垫面类型的出现,使得城市地区径流系数的变化日趋复杂.本文通过模拟降雨实验,分析了降雨强度等因素对径流系数变化的影响,运用LM-BP算法的神经网络模型,采用S型/S型模型结构,针对不同降雨条件下每种下垫面的径流系数进行了数学模拟,并与其他方法的模拟结果进行了比较.结果表明,该模型预测结果准确性较高.最后,以某办公楼为例采用该模型进行了产流量预测,验证了该模型的实用性.     

降雨点面折减系数计算方法综述EI北大核心CSCD

概括了降雨点面折减系数(ARF)的影响因素,包括流域面积、降雨持续时间、重现期、地形、天气类型和季节等,综述了估算ARF的定点定面法和动点动面法的算法过程、基础数据类型和应用范围,分析了各种方法的特点和适用性。指出方法的选择对ARF的计算有显著的影响,ARF的经验法虽然计算烦琐,对数据要求高,但其时间和空间适用性强,仍具有优势。解析法及动点动面法往往依赖于简化的假设,应用范围有限。未来应系统研究各种计算方法的差异,并借助于卫星、雷达等高分辨率降雨数据,开展ARF的空间分析,为工程设计及水文模拟提供更可靠的信息。     

基于径流系数的城市降雨径流模型参数校准方法

为了解决我国城市降雨径流模型参数校准数据欠缺的问题,应用较易获得的径流系数作为校准目标,以峰现时间作为径流系数模拟值的计算依据,以合成单峰降雨作为校准降雨事件,在SWMM平台上进行模型参数校准.通过校准模型适用性和灵敏度分析,表明该法既可以满足模型参数预校准的要求,也可以在模型参数不确定性分析的基础上用于实践.因此,该法是改善城市降雨径流模型参数校准状况的有效途径.     

水库抗暴雨能力概率预报的降雨情景构建方法EI北大核心CSCD

针对中小型水库抗暴雨能力预报中存在不确定性的问题,提出了一种考虑降水总量与降雨历时联合概率分布的降雨情景构建方法,旨在减轻抗暴雨能力计算中降雨历时及雨型不同对预报结果产生的影响,以实现中小型水库抗暴雨能力的概率预报。该方法基于Copula函数构建降水总量和降雨历时的联合分布,并与各历时下代表雨型结合,生成同一降水总量下不同历时的降雨过程及其概率;以概率降雨情景为输入,计算水库抗暴雨能力,最终得到水库抗暴雨能力的阈值区间及概率分布。实例验证结果表明,该方法考虑了不同历时降雨发生概率对入库径流的影响,可为中小水库抗暴雨能力的概率预报提供切实可行的降雨情景构建方法。     

广东省暴雨高风险区划EI北大核心CSCD

运用水文气象地区线性矩频率分析法,选取广东省及周围缓冲区雨量站1 h、6 h、12 h和24 h年最大降水量资料,计算站点降雨频率估计值,分析暴雨高风险区划。结果表明:根据1 h、6 h、12 h和24 h年最大降水量资料广东省可分别划分为13、15、16和16个水文气象一致区,大部分一致区的最优分布为广义极值分布和广义正态分布;降雨频率估计值的空间分布态势在相同时段不同重现期下基本一致,而不同时段存在一定差异,1 h暴雨高风险区位于西南部沿海阳江附近,6 h、12 h和24 h暴雨高风险区位于阳江、珠江三角洲广州到清远和东部沿海陆丰附近区域。     

透水坡面降雨径流过程的运动波近似解析解

本文从坡面流运动波理论的基本方程出发，利用运动波特征线法和分级叠加法，推导出了实验条件下考虑净雨强随时间变化的坡面流运动波方程近似解析解。用实验实测资料对模拟计算结果进行了验证。结果表明，坡面漫流过程的模拟计算结果与实测资料符合良好。     

浙江省降水特征及其参数空间变化分析EI北大核心CSCD

为提升浙江省水灾害防治能力,从流域区域和县级行政区域两种尺度分析不同时段和频率的面雨量及其统计参数在不同雨区、地形区分布特征和空间变化,并建立各区域面雨量时段-频率-面积-深度关系。结果表明:面雨量及其统计参数计算结果与相关规划设计值、《浙江省短历时暴雨》相关结果一致性较好,结果较合理;台风雨主控区和梅雨台风雨兼容区不同时段面雨量变差系数的平均值比梅雨主控区大;对于山区流域区域,在同一干流或支流上,相同时段和频率的面雨量及其变差系数与集水面积呈负相关关系;对于平原或县级行政区域,不同时段和频率的面雨量在台风雨主控区最高,梅雨台风雨兼容区和梅雨主控区次之。     

长江上游秋季降雨特征及主要影响天气系统分析

分析长江上游秋季降雨特征及其影响系统,对于开展长江上游秋汛期降雨预报有重要指导意义。选用1951～2009年长江上游各区面雨量资料,重点对该期间秋季的长江上游降雨时空分布以及形成秋季降水的成因进行了分析探讨。得出的初步结论是：长江上游面雨量,多年在800～1 000 mm之间变化;9月份,上游偏北偏西地区降雨量较大;10月份以后,上游偏南偏东地区降雨量较大。长江上游秋季的连续阴雨天气,往往与稳定的环流形势、高空槽、地面锋的影响有关,而强降雨的发生,除需具备这些条件外,还与低涡、切变线的影响有关。     

降雨条件下露天矿井坡面径流入渗综合系数探讨

弄清降雨条件下地下工程的坡面径流入渗综合系数,对于有针对性制定地下工程防洪排水对策具有重要意义。利用某矿井长期大量地下水实测数据,采用流量过程线法,探讨了降雨条件下该露天矿井坡面径流入渗综合系数变化规律,分析了其动态变化机制。研究表明,一次降雨过程径流入渗综合系数变化于0.65～0.96之间,平均值为0.81,最大降雨径流入渗综合系数基本上出现在降雨期的前2 d内。多峰雨型或连续雨型条件下,径流入渗综合系数(0.84)比单峰雨型条件下(0.76)大。应用流量过程线分割法测定矿井坡面径流入渗综合系数,理论严谨、方法可行、结果可靠,可为类似地下工程排水设计提供理论依据。     

区域降雨径流水质特性及控制对策探讨

探讨了降雨径流对城市内涝和区域水环境的影响,分析了径流污染和洪涝灾害的原因,提出了降雨径流污染控制措施。分别从控源截污、暴雨径流污染控制、海绵城市建设、防洪排涝体系建设和完善管理措施等方面,探讨了降雨径流污染控制对策,为区域洪灾预防和水环境治理提供科学依据。     

多场次降雨条件下覆沙坡面的径流产沙特性试验研究

基于可控坡面进行多场次降雨试验,对覆沙坡面的产流产沙特性进行研究,以期为揭示黄土高原风蚀水蚀交错区风水复合侵蚀机理研究提供科学依据。结果表明:覆沙坡面的初始产流时间远大于裸坡,相对延迟了5.3~11.2倍,多场次降雨条件下,产流时间显著提前。首场降雨下,覆沙厚度为1cm,当雨强由1mm/min增加到1.5mm/min,覆沙坡面径流量、产沙量分别增加了0.87倍、0.85倍;雨强为1.5mm/min时,当覆沙厚度由0.5cm增加到1cm,首场降雨的径流量、产沙量分别减小了9.6%、12%。相对于裸坡,覆沙坡面产沙量较大,产沙过程较剧烈,首场降雨产沙量占总产沙量的70%以上,是裸坡的8.9~10.8倍,但在多场次降雨条件下,产沙量显著减小,并趋于稳定。研究结果表明坡面覆沙在一定程度上加剧了土壤侵蚀,可为揭示风蚀沉积物对水蚀过程的作用机理研究提供参考。     

亚喀斯特林地野外模拟降雨条件下地表径流特征

以贵州省亚喀斯特地区为研究对象,通过人工模拟降雨实验的方法,分析不同降雨强度的地表径流效应特征,实验结果表明:降雨过程中任意时间段,雨强越大,地表径流量越大;降雨过程中,雨强为30 mm/h时的径流系数范围为0.0143~0.0407。雨强为75 mm/h时的径流系数范围为0.0093~0.0420。雨强为120 mm/h时的径流系数范围为0.0111~0.0435;侵蚀产沙随降雨历时变化的幅度较地表径流大,产沙量变化曲线呈现明显的不规则波动;雨强为30 mm/h时的产流时间是2.37 min,雨强为75 mm/h时是1.29 min,雨强为120 mm/h时是1.51 min;降雨结束时,累积地表径流量表现为雨强越大,累积地表径流量越大,即雨强为120mm/h时的累积地表径流量最大。以累积地表径流量算出的径流系数,表现为随着雨强的增加而逐渐减小。研究结果表明:在亚喀斯特地区,雨强不同导致地表径流特征不同。该实验结论可为亚喀斯特地区水土保持和生态保护建设等提供一定的理论参考。     

汶川震区滑坡堆积体降雨入渗产流特征人工模拟实验研究

5.12汶川地震引发了大量的滑坡堆积体,在雨水的冲刷下,不仅会造成山体崩塌,还会发生次生灾害。本文以汶川震区滑坡堆积体为研究对象,采用室内人工模拟降雨方法,探讨了不同降雨强度和土石比条件下滑坡堆积体坡面产流与入渗规律。结果表明:(1)除土石比1∶4的滑坡堆积体在所设计的降雨强度(1.0,1.5和2.0 mm/min)和土石比为1∶2滑坡堆积体在降雨强度为1.0 mm/min时没有出现产流,其他条件下的滑坡堆积体的产流时间随着降雨强度的增大而减小,而产流率随着降雨强度的增大而增大,且土石比为1∶1的平均产流率比土石比为1∶2的滑坡堆积体大。(2)根据3种入渗模型的对比分析,可知Horton模型为最适合震区堆积体的入渗模型。(3)在降雨强度为1.5 mm/min时,土石比1∶1的滑坡堆积体累积产流量比土石比为1∶2的堆积体大;在降雨强度为2.0 mm/min时,土石比1∶1和1∶2滑坡堆积体累积产流量的变化规律几乎相同。本研究可为汶川震区滑坡堆积体的灾后修复提供实验依据。     

降雨空间尺度对径流模拟的影响研究

通过分析不同分辨率的雷达降雨数据所产生的降雨空间分布的变化对径流模拟的影响发现:本文所用的基于DEM的蓄满产流分布式水文模型对降雨时间和空间的变化是比较敏感的;由于降雨空间分辨率的变化计算的径流总量、洪峰都有不同程度的变化,但是这种变化的大小又与降雨场的特征、流域面积的大小以及土壤含水量的变化有很大的关系:随着面平均降雨量(P BAS)的增减,洪量也随着增减,P BAS与洪量有很好的相关性;降雨CV值的增加导致洪峰和洪量都相应的增加;流域的面积越小洪峰和洪量对降雨空间变化就越敏感;在前期干旱的条件下降雨空间变化导致的洪峰和洪量的变化要比在湿润的条件下产生的洪峰和洪量的变化大。     

神经网络模拟降雨径流过程

本文根据水文现象的特性建议了两个网络模型——实时输出反馈网络(ROBIN)和奢侈输出反馈网络(ADONIS)，并与水文模拟网络(HYMN)和传统水箱(TANK)模型进行了比较.结果表明建议的两个网络模型是可行的.     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。     

小理河流域产汇流特性变化

通过对小理河流域1959年以来的降水、径流、泥沙、蒸发等水文要素的分析，揭示了该区水文要素的变化趋势：降雨量呈逐年代减少的趋势，而径流量在20世纪60～80年代逐渐减少，90年代有所增大，但还未达到60年代水平；年降雨量减少的幅度并不大，但径流量减少的幅度较大，而输沙量的减少则非常显著。