黄土高原下垫面变化对暴雨洪水的影响

论文摘要

人类不合理的土地利用方式,使得流域的下垫面条件发生改变,从而改变了流域水文循环过程,流域的水文特征也随之改变,也在一定程度上影响了地区洪水过程。西柳沟流域的最大洪峰流量存在显著的下降趋势,但降雨量却表现为不显著的上升趋势,这表明西柳沟的洪水规律已经发生了改变。本文通过西柳沟流域的实测降水、径流资料得到暴雨洪水的特征值,并对暴雨洪水特征在下垫面情况发生变化前后的规律改变进行研究,分析暴雨洪水的变化情况,并且基于HIMS水文模型研究西柳沟流域洪水特性的变化规律以及下垫面变化对洪水过程的影响程度。主要的研究内容及成果如下:（1）西柳沟流域1960-2015年年降水量序列表现为不显著上升趋势,且P10、P25和P50在年降水量中所占比例分别为60.52%、28.74%和8.76%,龙头拐站和高头窑站的年最大1d降水量呈上升趋势,而柴登壕站的则下降趋势明显,三站的极端降水最大值出现时间不同。流域的年径流量、年输沙量、最大含沙量序列则表现为显著减少趋势,年最大洪峰流量表现为不显著减少趋势。并确定洪峰流量发生突变的年份在2005年。年最大洪峰流量在全部序列与突变前序列相比,重现期变小,特大洪水出现概率偏大。（2）西柳沟流域洪峰和含沙量的相关性较强,成线性正相关关系;与1965-1990年的降雨-产流能力相比,2006-2015年的降雨-产流能力减小较为明显;与1965-1990年相比,2006-2015年在降雨量相同的条件下,产生的径流量有减小趋势。各相似降水量组中2006-2015年间的场次洪水的洪水总量及洪峰流量相对于1960-1990年间的衰减幅度为40%以上和70%以上。相似降雨强度下,下垫面条件改变后场次洪水的洪峰流量和洪量都有不同程度的减少。降雨强度为1025mm/h时,典型洪水的洪峰流量衰减较稳定,衰减率为60%左右,而洪量则是2006-2015年间的洪水相较于1960-1990年洪水的衰减率则要小得多;降雨强度为27mm/h和34mm/h以上时,典型洪水的洪峰流量和洪量的衰减率较大。（3）采用HIMS水文模型对次洪进行模拟,率定及验证结果较好,大部分洪水的模拟洪峰、模拟洪量的误差在20%左右,效率系数NSE在0.6以上,证明HIMS模型在西柳沟流适用性较好。分别选择暴雨、大雨、中雨所产生的洪水,分别在下垫面变化前后两组不同的模型参数下进行次洪模拟,暴雨洪水的洪峰衰减率平均为15.33%,洪量衰减率平均为26.22%;大雨洪水的洪峰衰减率平均为24.68%,洪量衰减率平均为17.46%;中雨洪水的洪峰衰减率为35.81%,洪量衰减率为16.71%。流域下垫面条件变化使得洪水洪峰及次洪量发生衰减,且洪峰流量的衰减率随着降水量级的增大而减小,次洪量的衰减率则随着降水量级的增大而增大。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姚曼飞

导师: 孟美丽,党素珍

关键词: 西柳沟流域,下垫面变化,洪水过程,模型

来源: 华北水利水电大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,地球物理学

单位: 华北水利水电大学

分类号: P461;P333.2

总页数: 67

文件大小: 5651K

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