无资料流域“降雨-径流”计算研究 ——以兰州新区为例

论文摘要

随着我国步入第一个百年奋斗目标的冲刺期,全国各项准备工作都在紧锣密鼓的进行,然而人类频繁的社会活动势必会对自然环境造成一定的影响,其中包括城市防洪排涝规划建设滞后、建设布局不合理、不透水面增多引起的城市径流增大、城市化效应、洪水风险不断增加等。且近几年,全国气候异常,由强降雨引发的洪涝灾害已成为了我国城市经济快速发展面临的严峻水问题之一,因此“降雨-径流-洪涝”在各大城市引起的水问题已成为当下十分迫切与重要的研究性课题,而无资料或资料稀缺地区的水文预测（PUB）更是水文水资源研究的热点和难点。因为无资料地区通常缺乏实测径流资料,无法对水文预测提供有效的数据,所以针对国内无资料流域,水文预测结果往往误差较大难以与实际情况相符,特别是西北地区绝大多数季节性小流域更是显得力不存心。因此,探索新思路,寻找新方法,提高预测精度,是未来无资料地区水文预测研究的重要内容。课题以兰州新区为研究区域,开展“降雨-径流”过程模拟研究。由于兰州新区径流洪水主要来源为流域上游的天然沙沟,洪水形成主要由暴雨造成,然而目前兰州新区所在流域并没有主要沟道的历史洪水资料,雨量观测也十分缺乏。因此,研究区属于无资料地区水文分析。主要内容如下:（1）基于ARCGIS-DEM提取了天然状态下兰州新区水系数字特征,并结合相关资料划分了流域片区、选取了典型水文控制断面。（2）兰州新区产流、汇流（设计洪水）计算。首先采用《甘肃省暴雨洪水图集》查算暴雨参数,结合流域时面深（%）关系和流域形状系数曲线,计算出了各片区典型水文控制断面历时1h、3h、6h、24h,频率0.33%、1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%的降雨量。其次根据水文控制断面汇水面积大小选择主雨峰分配类型,再利用黄河干支流区综合概化时程分配雨型表,对主雨峰外雨量同频率控制放大,得到不同频率的产流。最后运用瞬时单位线法、推理公式法、小流域设计洪水多因素经验公式法计算不同频率的洪量。（3）基于SCS-CN水文模型的产、汇流计算。运用LH-OAT方法对模型参数进行了敏感度分析。借鉴相关研究成果,考虑地形地貌特征、下垫面情况,结合SCS径流模型及GIS-DEM技术,以流域片区中各典型水文断面为研究单元,推荐了适合兰州新区产流计算的模型参数并得到了较为合理的产流结果及汇流结果。同时与（2）中所得到的产、汇流进行了对比分析,分析后认为:模型模拟精度较为理想,基本符合兰州新区实际降雨-径流过程。基于对比成果推荐出较为理想的产流量及洪峰流量。（4）根据兰州新区现状山洪防御措施及存在的主要问题,整体上宜采用“上游拦蓄、中游滞用、下游排纳”的思路,并在工程措施和非工程措施两个方面上提出了较为简单的防洪对策。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒲秉华

导师: 赵廷红,张永明

关键词: 兰州新区,无水文资料,技术,改进模型,敏感性分析法

来源: 兰州理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 兰州理工大学

分类号: P333

总页数: 93

文件大小: 6222K

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