基于流域基本单元的分布式流域汇流计算方法

结合现行离散化方法的优缺点,引入流域基本单元的概念,在DEM平台上利用Arcview软件将流域离散化为基本单元,计算流域地貌特征值,构建基本单元—河网型分布式流域水文模型。推导出V形和马蹄形基本单元的面积—时间曲线,用以计算坡面汇流;对于河网汇流则运用Muskingum法计算,其优势在于可充分考虑水流汇集的物理概念和下垫面因子分布不均对流域汇流的影响。以星丰流域和沿渡河流域为对象进行水文模拟应用研究,结果表明,该模型具有良好的适用性。     

基于流域基本单元的分布式流域汇流模型及应用

针对传统汇流计算复杂、需要参数较多的缺点,提出了基于基本单元的分布式汇流计算方法,建立基于V形和马蹄形基本单元的离散化模型,用面积—时间曲线法和库赛斯法分别求坡面汇流和河网汇流,由此组合构建分布式流域汇流模型,以沿渡河流域为例进行计算取得了较高的精度。该模型结构简单,资料少,算法易实现。     

基于基本单元的沿渡河流域分布式汇流模型

在概化基本单位为"V"形基本单元和马蹄形基本单元基础上,提出了分布式汇流模型(即坡面汇流、河道汇流模型).给出了坡面汇流"V"形、马蹄形基本单元面积-时间曲线及时段单位线方程,推求了基本单元坡面最大汇流时间;利用马斯京根法建立了河道汇流的水量平衡方程和槽蓄方程.以沿渡河流域为例,概化出59个基本单元,计算出内、外单元的平均面积、链长及坡长,采用新安江模型分析沿渡河流域的雨洪资料,利用其中10场地表径流资料对模型参数进行率定,验证结果表明模型合理可靠,具有较好的实用价值.     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强,研究洪水对降雨空间异质性的响应关系,对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例,应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析,推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景,利用构建的水文模型模拟,对临沂站的洪水过程进行分析,得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明,降雨空间分布对洪峰流量的影响显著,靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素,降雨空间异质性高的情景下,较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

坡度与降雨强度对坡面侵蚀产沙过程影响的试验研究

鉴于坡度和降雨强度的变化对坡面侵蚀产沙过程影响明显,通过设计室内大型试验土槽,采用室内人工模拟降雨的方法,对不同坡度和降雨强度下坡面侵蚀输沙动态过程进行试验研究。结果表明,在降雨强度不变的条件下,累计产沙量、输沙率随坡面坡度增大而增大;同一坡度下累计产沙量、输沙率随降雨强度的增加而增加;输沙率与降雨强度呈线性关系,与坡度呈幂函数关系。进而基于试验结果,通过二元非线性回归,建立了输沙率、单位面积单位时间产沙量、坡度及降雨强度之间的经验公式。     

时变线性汇流模型在半湿润半干旱地区的应用

基于时变线性汇流模型的结构及原理,将时变线性汇流模型与新安江模型相结合,用于模拟我国半湿润地区的英那河流域和半干旱地区的观台流域的洪水过程,同时将模拟结果与新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,在半湿润半干旱地区,采用时变线性汇流的新安江模型的模拟效果略好于新安江模型。     

应用GIS计算地面汇流方法的探索

针对汇流时间计算基于数理统计学时物理概念不明确,从汇流时间影响因素角度,提出利用GIS处理栅格数据计算汇流时间的方法,可大幅减少汇流计算工作量,简便、精度高、有效.     

基于随机理论的汇流计算方法研究

把随机微分方程理论引入到汇流计算中,以线性水库汇流系统为例,建立了一个计算汇流过程的随机微分方程模型。该模型将输入过程和模型参数均视为随机变量,采用建立矩方程的方法求解相应的随机微分方程,得到一个简单的计算汇流系统出流过程的统计矩公式。研究表明,随机微分方程理论应用到汇流系统是一种值得深入研究的方法。     

小流域山洪灾害分析评价中产汇流计算方法及应用

产汇流计算作为山洪灾害分析评价的重要内容,其计算结果的精度直接影响预警指标的准确性。针对小流域分析评价无水文资料的问题,在产流计算时,移用小流域附近下垫面条件相似水文站的产流曲线,利用DEM资料建立不同雨强条件下的单位线进行汇流计算,并选取裴河水文站的流量和降雨资料进行模拟分析。结果表明,采用降雨径流相关图与地貌单位线相结合的方式,完全满足分析评价产汇流计算要求,可很好地解决小流域无水文资料和暴雨图集法计算精度较差的问题。     

考虑雨强贡献的大型水电站枢纽泄洪雾化影响规律分析

泄洪雾化对两岸边坡的影响一直是水电枢纽长期运行安全关注的重大问题。针对西南水电站枢纽泄洪雾化影响问题,采用随机喷溅数学模型分析了雾化影响规律,并对该模型求解方法进行了改进,在综合考虑复杂地形、水舌风、自然风及水滴飞行过程等因素的同时,以西南地区GS水电站为依托,对不同泄洪工况下的雾化降雨进行预测。结果表明,泄洪方式、地形及自然风在大型水电站雾雨区分布形态中起主导作用。GS水电站不同工况下雾化降雨呈现沿河谷两岸边坡竖向爬升的趋势,暴雨区沿左岸最高扩散至2 236 m高程,右岸扩散至2 188 m高程,最大纵向长度为815 m,暴雨中心雨强达600～1 000 mm/h。研究成果为未来窄河谷、大规模水电站工程泄洪出口处的雾化影响分析提供了参考依据。     

考虑降雨重现期的尾矿坝渗流稳定性分析

降雨为影响尾矿坝渗流的一个重要因素,根据多年降雨资料,利用P-Ⅲ型分布描述降雨重现期,模拟得到坝坡的浸润线分布,结合改进Green-Ampt入渗模型得到坝坡湿润锋的发展过程,并以集安某尾矿坝为例,探讨了降雨重现期对尾矿坝坡顶、坡脚处孔压分布、浸润线变化及坝体稳定性的影响。结果表明,坝体孔压变幅与降雨重现期呈正相关;在堆积坝顶部浸润线先上升后下降,而在坡脚处浸润线不断上升;降雨重现期越长,坝体安全系数越小,降雨结束后安全系数的回升速率远小于暴雨期间的下降速率;坝体可靠度指标随降雨不断减小,停雨后有明显的回升,与安全系数的变化规律不一致。     

人工降雨条件下坡面流试验分析

采用5个固定坡度的试验水槽和人工降雨系统模拟了不同坡度和雨强下的坡面薄层水流,分析其水动力学特性随坡度和雨强的变化规律,为坡面侵蚀理论提供了试验依据.研究结果表明,人工降雨条件下坡面薄层水流各水力学特性与坡度和雨强呈较好的函数关系.     

不同降雨强度下黄土台塬区土壤水再分布规律

土壤水对降雨响应过程是水文循环的重要组成部分,研究黄土台塬区的土壤水与降雨之间关系尤为重要。以太原市王家峰村为例,建立了降雨蒸发条件下垂向一维土壤水分运动模型,采用试估〖CD1〗校正法似合参数对模型进行识别验证,分别模拟了四种降雨强度下土壤水分剖面体积含水率和湿润锋的变化规律,揭示了不同降雨强度下黄土台塬区土壤水分再分布过程及动态变化规律,最大限度地提高降水资源利用率,为黄土台塬区水土流失治理提供一定理论依据。     

平原河网区最优化汇流单位线法及其应用

针对利用现有单位线方法模拟平原河网区汇流特性难以得到较好结果的问题,在传统单位线方法的基础上,根据平原河网区的实际特点,基于河网多边形和河道水位资料,提出了适用于平原区的单位线模型。通过对典型区域的平原区单位线进行率定和缩放,获得了适用于平原河网的平原区单位线,并利用太湖流域1998年和2000年的水文资料进行建模和验证。结果表明,平原河网区最优化汇流单位线法能基本消除太湖流域的洪峰(水位)滞时误差。     

西南山区不同雨强下的坡面泥沙输移变化试验研究

为研究西南山区暴雨作用下坡面泥沙输移变化过程,进行了不同雨强下的坡面冲刷试验,判定了坡面泥沙输移激增时间节点,研究了雨强对坡面泥沙输移变化的影响.结果 表明,坡面细沟开始合并的时间点可作为坡面泥沙输移激增判定条件;雨强与泥沙激增时间点、泥沙垮塌时间点及泥沙进入水槽时间点均表现为负相关关系,与坡面平均输沙率表现为正相关关...     

不同自然降雨雨型下红壤坡地地表径流和壤中流输出特征

我国南方红壤丘陵区受降雨和土壤性状影响,洪涝灾害与季节性干旱等问题并存,研究坡地降雨过程中径流输出特征具有重要意义。为此,利用江西省水土保持生态科技园内大型土壤渗漏装置,研究了3年期间32场天然次降雨下植草覆盖、干草敷盖和裸露3种不同处理的红壤坡地径流输出特征。结果表明,小雨雨型下,研究区红壤坡地均不产生地表径流;中雨雨型下,植草覆盖、干草敷盖、裸露处理的壤中流所占地表径流和壤中流总量比例分别为58%、80%和12%;对于促进降雨入渗,干草敷盖最优。大雨及以上雨型下,植草覆盖和干草敷盖处理以壤中流为主,占比分别为63%和64%,裸露处理以地表径流为主,占比93%。在红壤坡地开发中除栽种植物加强植被覆盖外,辅以敷盖措施能起到更好的保水保墒效果。     

瞬态气体射流中速度和浓度同步测量系统的研究

为了进行直喷式柴油机喷雾混合过程中湍流参数与燃空混合率的相关关系的研究，本文开发了一套用于瞬志气体射流速度浓度同步测量的测试系统，研制了一种新型速度浓度同步采样探头，阐述了该探头的结构、原理和标定方法，讨论了影响探头分辨率和信噪比的有关因素。本文还给出了使用该测试系统在直喷式柴油机喷雾混合过程的气体模拟研究中得到的一组典型结果。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。