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改进径流曲线模型在北京地区小流域地表径流计算中的应用

2020-12-02阅读(117)

改进径流曲线模型在北京地区小流域地表径流计算中的应用

论文摘要

北京境内主要有潮白河、北运河,西部的永定河和拒马河这五大河,这些河流汇成许多小流域,而流域内降水不多,水资源短缺,因此合理利用水资源势在必行。明确城市化典型流域降雨径流特征,对于北京地区水资源评价,地表径流估算,流域综合治理规划具有重要意义,同时还可以缓解水资源危机、土壤侵蚀及水土流失等问题。水文模型可以研究并解决这些问题,而径流的计算是水文模型的重要组成,其中径流曲线模型（Soil Conservation Service Curve Number,简称SCS模型）是一种用于研究降雨与径流关系的方法,该模型所需参数少,资料易获得,是一种很好的计算小流域降雨径流量的模型,因此被广泛的应用到世界各地。虽然SCS径流曲线模型综合考虑了流域降雨、土地利用、植被覆盖、前期土壤湿度等因素,但是按照标准的SCS径流曲线模型计算径流会出现较大的差异,因此在应用模型时需要针对某一特定流域进行改进,修正模型参数提高模型精度。本文以北京地区大红门站控制流域和羊坊闸站控制流域为研究对象,利用场次降雨径流数据,应用标准的SCS径流曲线模型及改进的SCS径流曲线模型计算径流并验证。主要研究内容如下:（1）不同土地利用方式下径流曲线数CN值一定,地表径流预测值随着初损系数λ的增加而逐渐减小,未利用地除外,计算径流量对初损系数λ的敏感程度有差异;当径流曲线数CN值一定,在一定降雨条件下,不同土地利用方式的敏感性不同;在一定的降雨条件下,径流曲线数CN减小,地表径流对初损系数λ越敏感;CN值一定时,初损系数λ相对敏感性随降雨量P的增加而减小。（2）标准的SCS径流曲线模型没有考虑前期土壤含水量M,前期降雨指数API只是表征前期土壤湿润程度,并不能有效表征M,改进的SCS模型通过M=aAPI来表征土壤含水量。改进的SCS径流曲线模型在选择初损系数时采用试算法最终λ取0.02,标准的SCS径流曲线模型与改进的SCS径流曲线模型的相对误差RE都在合理范围内,但是改进的SCS径流曲线模型相关系数R更大,且改进的SCS径流曲线模型模型拟合效率系数E接近1,模拟效果更好。（3）在羊坊闸站控制流域考虑降雨强度,改进的SCS径流曲线模型精度明显提高。利用羊坊闸站2000-2018年逐日降水数据的35场降雨,降雨过程中产生降雨较强的30min会对地表产流及冲蚀产生较大影响,用最大30min降水与次降水的比值反映降雨集中程度。在保证较高模型拟合效率的情况下,模型的预测相关程度尽可能高,选择初损系数λ为0.22作为改进的径流曲线模型参数。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究目的及意义
  •   1.2 研究现状及进展
  •     1.2.1 研究现状
  •     1.2.2 模型基本方程
  •     1.2.3 模型应用研究进展
  •     1.2.4 前期土壤含水量研究进展
  •   1.3 SCS模型的不足
  •   1.4 研究内容
  •   1.5 技术路线图
  • 第二章 研究区域概况
  •   2.1 大红门控制流域
  •     2.1.1 地理位置
  •     2.1.2 工程地质概况
  •     2.1.3 气候与水文
  •     2.1.4 土壤与植被
  •   2.2 羊坊闸流域
  •     2.2.1 地理位置
  •     2.2.2 工程地质概况
  •     2.2.3 气候与水文
  •     2.2.4 防洪工程措施
  • 第三章 数据来源与分析方法
  •   3.1 资料收集
  •     3.1.1 大红门站控制流域
  •     3.1.2 羊坊闸站控制流域
  •   3.2 研究方法
  •     3.2.1 大红门站控制流域
  •     3.2.2 羊坊闸站控制流域
  •   3.3 模型评价标准
  • 第四章 敏感性分析
  •   4.1 初损系数对径流量的影响
  •   4.2 CN和降雨量对初损系数相对敏感性的影响
  •     4.2.1 CN对初损系数λ相对敏感性的影响
  •     4.2.2 降雨量对初损系数λ相对敏感性的影响
  •   4.3 小结
  • 第五章 改进SCS径流曲线模型的应用
  •   5.1 SCS模型在大红门控制流域应用
  •     5.1.1 模型率定
  •     5.1.2 模型验证
  •     5.1.3 模型讨论
  •   5.2 大红门控制流域场次径流系数
  •   5.3 改进SCS模型在羊坊闸站控制流域的应用
  •     5.3.1 模型应用
  •     5.3.2 模型评价与分析
  •   5.4 小结
  • 结论与展望
  •   结论
  •   不足与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简介及硕士学位期间发表的论文和科研成果
  • 发表论文和参加科研情况

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 范彩霞

    导师: 路明,王少丽

    关键词: 径流曲线模型,径流曲线数,初损系数,径流,降雨强度

    来源: 河北工程大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地球物理学,水利水电工程

    单位: 河北工程大学

    分类号: P333.1

    DOI: 10.27104/d.cnki.ghbjy.2019.000095

    总页数: 71

    文件大小: 3322K

    下载量: 126

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