SCS-CN模型的改进及在澎家滩流域的应用

工程实践中,尤其是洪水预报和水量平衡计算,预测流域径流的简单方法很重要.假定流域只有蓄满区域产流,由于目前的水质,土壤侵蚀模型仍普遍应用传统SCS-CN法,随着VSA水文过程的日渐成熟,需要新的应用理论与之适应.改进方法的初损值(启动径流所需水量)等于流域埋藏最浅土壤内单位面积的气孔度.将目改进的SCS径流曲线数法的最基本形式应用于澎家河滩流域,采用简单实验方法确定流域动态Ia值,然后确定有效降雨和流域S值,与传统的Ia=λS相比,模拟精度更高.     

径流曲线数(SCS-CN)模型在洪水预报中的应用研究

径流曲线数(SCS-CN)模型是一种应用广泛的地表径流评价方法,如何通过对径流曲线数(CN)数值的确定来提高径流预报能力,对水资源有效开发利用和洪水灾害有重要的意义。本研究在湖北省松柏站,将其1983-2012年实测降雨径流数据分为模型参数率定期(1983-2003年)和验证期(2004-2012年),分别通过降雨-径流反推法和参数自动优选法计算出流域的综合CN值,根据前五天的累计降雨量对次洪进行分类,得到不同前期湿润条件相对应的流域综合CN值,然后将得到的CN值用于多场次洪进行验证。结果表明:通过考虑前期土壤湿润条件,两种方法获得的流域综合CN值均可用于本流域的洪水预报,且后一种方法的预报精度更高。     

SS-N模型的改进及在四湖流域的的应用

工程实践中，尤其是洪水预报和水量平衡计算，预测流域径流的简单方法是很重要的。假定流域只有蓄满区域产流，由于目前的水质，土壤侵蚀模型仍普遍应用传统SCS-CN法，随着VSA水文过程的日渐成熟，需要新的应用理论与之适应。改进方法的初损值（启动径流所需水量）等于流域埋藏最浅土壤内单位面积的气孔度。本文将目改进的SCS径流曲线数法的最基本形式应用于澎家河滩流域，采用简单实验方法确定流域动态Ia值，然后确定有效降雨和流域S值，与传统的Ia＝ S相比，模拟精度更高。     

黄土丘陵沟壑区有无水保措施对NRCS-CN模型参数的影响研究

对水土流失区进行综合治理的同时改变了流域水分循环,为了进行水土保持措施对流域产流规律的影响研究,利用王家沟对比观测小流域的降雨径流资料,将降雨划分为A、B、C、D、E 5种类型,采用NRCS-CN模型进行径流模拟,确定出两个流域不同雨型相应的参数取值。结果表明:进行流域综合治理后模型参数取值总体减小,羊道沟初损率值介于0.05～0.2,CN值介于40.72～92.00;插财主沟初损率适宜取值为0.01,CN值的取值范围集中在20～50。插财主沟中B和E型降雨径流深减少率与CN值减少率呈正相关关系,与初损率减少率呈负相关关系,A和D型降雨则呈相反规律,但C型降雨无此规律。     

HEC-HMS模型在四川省清溪河流域山洪预报中的应用

山洪灾害往往给山区人民生命财产、自然环境等造成了极大的损害,降低山洪灾害的有效途径之一是实现基于降雨径流模型的实时预报预警系统。选取四川省山洪易发流域-清溪河流域为研究区,通过GIS技术,结合流域DEM、土壤及土地利用数据提取流域信息,构建HEC-HMS降雨-径流模型进行流域山洪预报。根据降雨径流形成过程,分别采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数退水法和马斯京根法进行计算产流、坡面汇流、基流和河道汇流四个部分。选取6场洪水进行模型参数的率定,4场洪水进行模型验证。模拟结果表明:Nash效率系数均值为0.792,相关系数均值为0.84,峰现时差均在3 h以内,合格率为90%,该模型对清溪河山洪预报具有较好适应性,可为四川省中小河流域山洪预报提供借鉴和参考。     

SWMM模型中SCS-CN选取在安徽地区适用性研究

SWMM中的SCS降雨径流模型主要用于蓄满产流适用地区。虽然SWMM操作手册中按不同地块用途确定其关键参数CN值，但考虑地域差异，本文在安徽典型流域对CN值进行率定复核，以确定其在安徽地区的适用性。     

SCS模型中CN值的优化率定方法——以天山北坡云杉森林为例

利用SCS模型可以计算出已知CN值流域的径流量,但由于地形条件、降水特性存在差异,适用于不同流域的CN值较难获取。以乌鲁木齐河流域板房沟林场为试验区,利用2009-2014年的各类径流观测小区降水-径流量观测数据反算出CN值范围,然后以理论产流曲线与实测降水-产流曲线的拟合度对CN值进行优化筛选,最后以留一交叉验证法对CN值进行率定,从而得到各林分条件下径流观测小区的最优CN值。结果表明:(1)天山林区不同林分条件下的径流观测小区CN值都大于74;(2)CN值与林分郁闭度显著相关(P0.05)。提出了一种获取干旱区山地林区CN值的改进型方法,此方法将有助于SCS模型及CN值在我国的应用。     

使用SCS模型在无历史实测径流资料流域计算场次洪水总量

国内有很多学者利用SCS模型来估算流域径流量。然而,传统的用于确定CN值的参数表是根据美国各种下垫面情况开发制作的,而我国的气候条件、主要的土壤类型及土地利用情况与美国并不相同,所以制定一个适用于中国的径流曲线数(CN值)表很有研究意义。以常用的UMD数据集(美国马里兰大学建设的全球土地覆盖数据集)为例,根据经验及分析制定了UMD径流曲线数(CN值)查找表,并在北京市北山下站进行应用,得到一个查表值CN、洪水反推出的CN值,得到北京市的系统偏差系数,最后在北京市锥石口站进行验证。结果表明:通过UMD径流曲线数(CN值)查找表得到的CN值,乘上系统偏差系数之后计算流域的场次洪水总量精度变高。     

不同坡度下紫色土坡耕地径流与氮素流失特征

采用野外径流小区对紫色土丘陵区2013年4次典型降雨产流事件进行了监测,研究了不同坡度下地表径流和壤中流产流及氮素流失特征。结果表明：自然降雨条件下,地表径流与壤中流径流量随坡度的增加呈先增大后减小的趋势。径流方式对紫色土坡耕地径流氮素质量浓度和排放通量具有明显影响。壤中流中的总氮排放浓度与氮流失通量在不同降雨条件不同坡度下的变化趋势与壤中流径流量的变化一致。在不同坡度下,壤中流中的氮素浓度比地表径流低,但氮排放通量是地表径流的1.15～4.18倍,以壤中流形式形成的氮素损失是紫色土坡地氮素迁移的主要方式。紫色土坡地径流量和径流中流失的氮浓度及通量都存在一个临界坡度值。研究结果可为调控长江上游紫色土丘陵区氮素流失提供参考。     

产流动态系统响应正则化修正方法

为进一步提高洪水预报精度,深入分析了产流误差动态系统响应曲线修正方法,对其修正结果不稳定问题做了初步解释,并在此基础上提出了产流动态系统响应正则化修正方法,通过增加罚函数项,降低了产流修正系列对流量测量误差的敏感性,并通过条件数量化表示了这种敏感性,从而改善了方法的修正稳定性,随后讨论了新方法中权重系数与产流修正时段的关系。将产流动态系统响应正则化修正方法应用于滩坑流域,通过对流域内19场历史洪水的检验计算,结果表明新方法修正效果符合实际情况,能够有效改善预报精度;将计算结果与产流误差动态系统响应曲线修正方法比较,结果显示新方法明显改善了修正稳定性,进一步提高了预报精度。     

不同土地利用/覆被类型情景下清漳河流域的水文响应

清漳河流域属于水资源短缺的山区流域,为提供流域内合理土地利用优化方案和水资源调控理论依据。故以清漳河流域为研究区域构建基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,评价流域土地利用/覆被变化的水文响应。SWAT模型在清漳河流域具有良好的适用性,模型可以较好的模拟流域内的地表径流过程;在不同土地利用/覆被类型配置情境下,探讨地表径流及其CN值变化,分析出单一土地利用类型的产流能力,结果耕地草地林地;受近年城镇化的发展和退耕还林还草的政策影响,相对1980年土地利用/覆被情景,退耕还林情景的综合产流能力减小,城镇化情景的综合产流能力增加。     

淮河上游流域SCS_CN模型初损取值与CN值确定方法的研究

SCS(soil conservation service)模型结构简单、参数较少、使用方便,被广泛应用于流域径流估算。CN(curve number)值和初损率是模型最主要的两个参数。选取了淮河上游4个小流域的降雨径流数据,对比分析了在初损率分别为0.2和0.05时,6种CN值反演算法(平均值法、中值法、算数平均值法、S对数频率分布法、最小二乘法和渐近线法)对径流模拟的差异。结果表明:利用初损率为0.05的径流预测精度优于初损为0.2。6种CN值反演算法中,渐近线法效果最佳。该研究为提高SCS模型应用效果提供参考。     

产流系数模型在故县水库产流预报中的应用研究

基于产流系数的产流模型是以蓄满产流为概念的集总式模型,已应用到一些流域径流预报中,被认为可进一步推广应用。介绍了模型的基本原理,在分析流域水文特性的基础上以灵口、卢氏为例构建了故县水库产流预报模型。研究结果表明,该模型在故县水库具有较强的适应性,有较高的预报精度,可为故县水库洪水预报方案编制提供基础。     

ICM模型的水文参数局部灵敏度及其稳定性分析

将城市综合流域排水模型(ICM,Integrated Catchment Management Model)应用于武汉长江隧道及其周边区域,采用2013年7月的3场独立场次降雨资料对模型进行率定。在此基础上利用修正的Morris筛选法定量分析ICM模型中水文参数的局部灵敏度,并采用统计学方法分析各参数敏感度值的稳定性,为模型的参数率定提供参考。结果表明,对于径流系数,产流表面不透水率是敏感参数;对于流量峰值,产流表面不透水率为高敏感参数,汇水区面积,产流表面坡度和汇流参数为敏感参数。不同场次降雨模型的参数敏感度值具有较大差异性,初损对径流系数和流量峰值的输出影响最不稳定,表现在变异度最大,高达107.7%和244.95%,而管道长度和管道曼宁系数最稳定,变异系数都为0。     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

考虑土壤膨胀性的流域水文模型应用研究

目前分布式水文模型在进行流域水文过程模拟时,还未考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,这会造成模型模拟失真,制约着流域分布式水文模型的适用性。对传统降雨入渗产流模型(TGAM)进行修正,引入膨胀性土壤导水系数和膨胀性土壤饱和含水量,提出考虑土壤膨胀性影响的降水入渗产流模型(GJGAM),并将其应用到流域分布式水文模型WEP-L模型中。最后,以南小河沟流域作为研究区域,选择十八亩台断面为控制断面,分别利用改进前、后的WEP-L模型模拟研究区的降水径流过程,对比验证WEP-L模型改进后的适用性。结果表明,利用改进前后的WEP-L模型,率定期内研究断面的月径流模拟值与实测值的相对误差变化不大,但Nash-Sutcliffe效率系数显著提高。验证期内相对误差减小,Nash-Sutcliffe效率系数提高。通过考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,WEP-L模型对南小河沟流域降雨入渗过程的模拟效果明显改善,具有较好适用性。     

贵州中部地区黄壤地表坡度对降雨资源化的影响

2001年6月~2003年7月期间在贵州省修文县设置的径流观测试验表明,坡地黄壤径流与降雨同步,坡地黄壤径流系数大,资源化水平低;随坡度增大,农田系统对降雨的资源化水平降低。黄壤坡地径流与产流降雨间表现为Rs=-a+bP-cP2+dP3的函数关系,黄壤坡地降雨资源量与产流降雨间则呈现为Pe=a+bP+cP2-dP2的函数关系。作物种植对黄壤坡地降雨资源化具有重要的耦合作用。     

普适降雨-径流模型SCS-CN的研究进展

如何提高径流预报能力对洪水灾害和水资源有效开发利用具有极其重要的意义。然而,地表径流模拟受自然和人为因素影响,决定了径流模拟的变化性和复杂性。SCS-CN模型作为现行普适性降雨-径流模拟的重要工具,在结构和参数方面具有明显优势,但由于模型所需参数的不确定性使模型存在一定容错能力,从而影响模型预报精度。因此,从介绍模型原理及改进方法入手,以参数率定的新视角对全球不同流域尺度的SCS-CN模型应用研究进行总结和回顾,分析对比参数优化算法的优缺点,剖析模型内部结构和外部机理存在的不足,从而预估模型未来发展趋势向简单实用化和复杂化机理化两个方面发展。     

海绵城市绿色屋顶降雨径流模型构建及建议研究

水文模型的构建及参数敏感性分析是提高绿色屋顶的降雨产流模拟精度的关键步骤,课题组运用HYDRUS-1D计算模拟绿色屋顶削减降雨径流过程,设定初始条件和边界条件,并进行模型率定及参数敏感性分析,结果表明:饱和含水率、参数N值对于海绵城市绿色屋顶的径流特性影响最为明显,是决定产流时间和产流量的主要因素,残留含水率对各种雨强...     

基于GIS的降雨径流预报方法研究

为满足降雨径流预报的需要，研究了基于GIS的降雨径流预报方法。分析了水文过程的影响因素并阐述了数据信息的预处理方法；提出了基于遗传算法的神经网络模型，该模型提高了神经网络的训练精度和效率，将该模型应用在降雨径流预测中能有效提高预测水平；提出了结合地理信息系统的流域降雨径流预报方法，通过GIS对降雨信息的处理，提高了降雨径流预报模型的输入数据的精度；通过实例分析，验证了该方法在降雨径流预报应用中的可靠性和高效性。