更新时间:2022-10-24 15:09
根据流域上的降雨进行河道、水库站(点)径流过程的预报。
从降水(暴雨)到水流汇至流域出口断面的整个动态物理过程错综复杂。径流形成过程及其各部分的关系,可用框图表示。一部分雨水以径流的形式汇集到流域出口,另一部分经由蒸散发返回大气,通常把不转化为径流的那一部分雨水称为损失。一次降雨过程的总雨量扣去损失就得径流量,也成净雨量。净雨向流域出口断面的汇集过程,则称流域汇流。
1.1 降雨径流预报方法
降雨径流预报一般分两个阶段处理:(1)产流量预报,推求流域内一次降水产生的径流量。(2)流域汇流预报,推求径流量在流域出口断面处的时程分配过程。
20世纪30年代初,R.E.霍顿建立的下渗理论和L.R.K.谢尔曼提出的单位线原理,为把降雨径流过程分为两个阶段进行预报奠定了基础。由此发展了各种预报方法,如产流量预报中的降雨径流相关法、初损后损法、下渗曲线法、以及流域汇流预报中的经验单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线等方法。不少复杂的流域水文模型也是这些概念为基础逐步发展形成的。
1.2 影响流域降雨径流过程的因素
可以分为气象因素和下垫面因素两类。
气象因素主要是降雨强度、历时及时空分布,温度、湿度、风等;下垫面因素包括前期土壤含水情况、土壤类型、植被、土地利用、地形、流域形状、河槽特征、湖泊度等。对于一个具体流域,下垫面因素除土壤含水情况外都比较固定,它们的影响综合体现在流域单位线形状上,在某些情况下,雨强及降雨空间分布的不均匀性对单位线有显著的影响,故实际工作中常以雨强为指标或按暴雨中心位置将单位线分型。气象因素及前期土壤含水情况、植被等具有明显的时变特性,在不同程度上对降雨产流起着制约作用。20世纪50年代广为使用的降雨径流合轴相关图,就是结合流域具体情况,通过一定成因分析,挑选主要影响因素作为参数而建立的统计相关关系。其中流域前期土壤含水情况,难以用数学方程准确地定量描述,常用前期影响雨量间接表达。
黑箱模型。将降雨作为流域系统的输入,则径流就是该系统的输出,由此建立是降雨-径流关系就是最简单的一种流域水文模型,这类模型通常又称黑箱模型或经验型模型。这类模型采用系统分析方法得到的降雨-径流关系仅仅是对流域系统过去输入和输出的一种幅值,缺乏对水文过程的描述。因此,这类模型不能处理流域系统中的变化因素,也就无法预测水文条件变化带来的影响,例如城市化,气候变化等对流域径流的影响。如年径流经验模型,小流域洪水经验模型。
概念性水文模型,在流域水文模型中考虑关键水文过程,采用一系列理想化的水文过来简化实际流域系统中的复杂水文过程,这类模型考虑了流域的产汇流机制,定量计算了流域地表径流、壤中流、地下径流以及坡面汇流和河网汇流等,模型参数大多具有明确的物理意义。如水箱模型,新安江模型。
分布式水文模型,这类模型基于对流域水文过程的机理,采用水动力学方程来描述主要水文过程,基于地理信息系统,采用分布式的模型结果来描述流域下垫面条件和降水的空间分布。如SWAT模型,GBHM模型。