岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型.pdf

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1、J第26卷第11期2010年11月农业工程学报1’ransactionsOftheCSAEVbl．26No．1lNov．20lO岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型周玲微1，雷廷武1’2※，武阳1(1．中国农业大学水利与土木工程学院，北京lo0083；2．中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与早地农业国家重点实验室，杨凌712100)摘要：为了建立小流域次暴雨产流预报模型，在岔巴沟流域选取大小不同的4个小流域10a水文资料，分析降雨、地貌等因素对流域产流的影响，选取丰要因素最大30TIlin雨量、最大30IIlin雨强、流域沟道比降、流域面积和流域狭长度。用无

2、量纲参数和逐步回归分析的方法估计模型参数，得到了岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型，用模型预报结果与实测结果对比，模犁预报精度为70％。结果表明，所建立的模型具有参数少、结构简单、量纲和谐、物理意义明确的特点，可为流域产流模型进一步研究提供参考。关键词：流域，产流，模型，无量纲doi：lO．3969／j．issn．1002—6819．20lO．11．054中图分类号：S27l文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)一儿一0054—07周玲微，雷廷武，武阳．岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型[J】．农业工程学报，2010，26(11)：54—60．ZhouLi

3、ngwei，Lei弛舒vll，WuY抽g．EVent-baseddimensjonleSsmodelsfornlIlo行ofChabagou、Ⅳatershcds【J】．Trans∞tio鹏oftlleCSAE，2010，26(11)：54—60．(inChinese诵mEnglishabs仃act)0引言黄土高原丘陵沟壑区降雨主要集中在汛期，多为高强度暴雨，水力侵蚀产沙剧烈，水土流失严重，生态与环境问题突出⋯。建立黄土区小流域次暴雨产流预报模型是水文学的基本问题【2】，为洪水预报和水资源开发利用提供决策依据，对水土流失的防治具有重要意义【3_7J。前人对次暴雨模

4、型做过很多研究，主要有物理模型8。101、概念性模型【111和经验模型【12】。虽然物理模犁的参数具有明确的物理意义，但必须经过原理和理论的推导，用严格的数学物理方程表达各子过程，参数不易率定，应用比较复杂。概念模型表达的流域水文过程，具有一定的物理基础和经验性，模型结构简单，适用性较强。经验模型是在一定条件下，以观测数据为基础，利用统计方法所获得的经验关系式，模型预报结果与相似条件下的实际观测值较吻合。产流经验模型多是分析产流与其影响因子的关系。王孟楼等【l3J研究了岔巴沟流域次暴雨有效雨量、有效雨强与产流的关系，有效雨量和雨强按临界值划定。曹洪文等【14】分析

5、了次暴雨径流深与降雨量、降雨强度、前期影响雨量的关系。毕华兴等【l5】研究了晋两黄土区小流域次暴雨径流深与前期影响雨量、次暴雨降雨量、平均雨强、森林覆盖率的关系。张晓明等【16】研究了黄土丘陵沟壑区次降雨量、最大30lllin收稿日期：2009—06-16修订日期：20lO．08—20基金项目：国家自然科学基金重点项目(40635027)作者简介：周玲微(1985一)，女，浙江舟山人，研究方向：水土资源与环境。北京中国农业大学水利与土木工程学院，I00083。Email：zlw0520@163．com※通信作者：雷廷武(1958一)。湖北洪湖人，教授，博士生导师，

6、中国农业工程学会高级会员，主要研究方向：从事农业水土工程研究。北京中国农业大学水利与土木工程学院151信箱，100083。Email：d山荆@pubnc3．b饥nc【．∞雨强与洪水径流量相关，但采用的是多年平均数据。上述研究均没有考虑地形地貌影响因子，且水文因子选取不一。有人考虑了前期影响雨量【悼”】，也有人认为黄土丘陵沟壑区暴雨及产流的特性使得强烈蒸散发对次暴雨产流的影响相对较小【l6l，不予考虑。赵文武等【17J分析得到陕北丘陵沟壑区地形因子中的集水面积、坡降影响产流，而沟壑密度为非主要影响因子。金雁海等【lsJ认为次降雨径流深与坡度有关，与最大10rnin雨

7、强成正比，而与次降雨量相关性不强。郭清雅【19】研究了无量纲产汇流法，即将降雨径流曲线变换成无量纲单位线，无量纲方法并不合理。以上研究的产流参数多为径流深，需加强以洪峰流量为产流参数的模型研究；影响因子考虑不全面，可综合考虑流域面积、流域形状、流域沟道比降等地形地貌因子【l2J对产流的影响；模型参数无量纲化工作不足。总之，需要加强研究以获得次暴雨尺度下量纲和谐的产流模型。本文根据黄土区典型代表的岔巴沟流域的产流特点和机理，从降雨和地貌中获取产流影响因子，将这些因子组合成无量纲变量，进而建立岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型，并用记录数据检验模型。1无量纲简介物理方程的

8、各项改写为