第二章降雨徑流相關(guān)預(yù)報(bào)

1、第二章降雨徑流相關(guān)預(yù)報(bào)在現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)中，雖然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、薩克門(mén)托模型、水箱模型和陜北模型等進(jìn)行流域降雨徑流預(yù)報(bào)。但是，不少生產(chǎn)單位，尤其是一些大型水庫(kù)的管理單位，他們?cè)陂L(zhǎng)期的工作實(shí)踐中已建立了一套適合于 當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的經(jīng)驗(yàn)性降雨徑流預(yù)報(bào)方案。2.1降雨徑流相關(guān)圖的形式降雨徑流經(jīng)驗(yàn)關(guān)系曲線有各種形式，一般有產(chǎn)流量R = f （次雨量P，前期影響雨量R，季節(jié)，溫度）、R= f（前期影響雨量Pa,洪水起漲流量Qo）和考慮雨 強(qiáng)的超滲式關(guān)系曲線形式。這里介紹國(guó)內(nèi)普遍使用的產(chǎn)流量與降雨量和前期影響 雨量三者的關(guān)系，即PPaR相關(guān)圖。圖2-1降雨徑流相關(guān)圖使用PPa R關(guān)系曲線進(jìn)

2、行凈雨量計(jì)算一般有兩種處理途徑：一種是根據(jù)洪水初期的Pa值，把時(shí)段雨量序列變成累積雨量序列，用累積雨量查出累積凈 雨，由累積凈雨再轉(zhuǎn)化成時(shí)段凈雨量序列；另一種方法是根據(jù)時(shí)段降雨序列資料 直接推求時(shí)段凈雨序列。第一種方法的缺點(diǎn)是在整個(gè)洪水過(guò)程中，使用一條P R曲線，沒(méi)有考慮洪水期中Pa的變化。而后者的不足是，當(dāng)時(shí)段取的過(guò)小時(shí)，一般時(shí)段雨量不大，推求凈雨時(shí)的查線計(jì)算易集中在曲線的下段。兩種方法的結(jié)果存在差別，至于何者更接近實(shí)際也很難斷言。2.2前期影響雨量Fa的計(jì)算Pa由前期雨量計(jì)算，也稱前期影響雨量，是反映土壤濕度的參數(shù)。其計(jì)算 公式為若前一個(gè)時(shí)段有降雨量，即Ptd 0時(shí)，則Pa,t =K(Pa

3、,tR)(2-1)若前一個(gè)時(shí)段無(wú)降雨時(shí)，即R=0，貝UPa,t = KPa,t(2-2)式中：K為土壤含水量衰減系數(shù)，對(duì)于日模型而言，一般地取K俺0.85;巳,和R,t分別為前一個(gè)時(shí)段和本時(shí)段的前期影響雨量；R為前一個(gè)時(shí)段降雨量。式(2-1)和(2-2)為連續(xù)計(jì)算式。由于B,t =K(Pa2 + PQPa,t=K(Pa,t_2 +R_2)怕2 =K(Pa2 + R)(2-3)巳21 二 K(Pa,t_n Pt_n)將式(2-3)各行逐一代入得到Pa,t 二 KPt4 K2R/ K3PzKn(Pa,t“ Ft)(2-4)式(2-4)為向前倒數(shù)n天的一次計(jì)算式。一般取15天既可滿足計(jì)算要求。用Im

4、表示流域最大損失量，在數(shù)值上等于流域蓄水容量。以 mm表示，通 常Im : 60100mm。當(dāng)計(jì)算的Pa Im時(shí)，則以Im作Pa值計(jì)算，即認(rèn)為，此后的 降雨量P不再補(bǔ)充初損量，全部形成徑流 R。當(dāng)計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)，t=24h時(shí)，土壤含水量衰減系數(shù)K應(yīng)該用下式換算K = KD1/n(2-5)式中：N =24/氏，KD為土壤含水量日衰減系數(shù)，K為計(jì)算時(shí)段是:t小時(shí)的土 壤含水量衰減系數(shù)。2.3降雨徑流相關(guān)圖的繪制根據(jù)計(jì)算出的流域平均降雨量 P和P所產(chǎn)生的徑流量R，以及相應(yīng)的前期 影響雨量Pa，便可建立降雨徑流相關(guān)圖。顯然，巳是影響降雨徑流關(guān)系最主要的因素，因?yàn)榱饔虻漠a(chǎn)流決定于非飽和帶的物理特性，而前期影

5、響雨量的物理含意是土壤含水量，它反映了非飽和帶土壤的物理性質(zhì)，但它不是唯一的因素，在有些情況下，其它因素不可忽略。除了前期影響雨量以外，季節(jié)、降雨歷時(shí)、流 域平均雨強(qiáng)等也不同程度地影響著降雨徑流關(guān)系。由式R=f(P，Pa)建立起來(lái)的三變數(shù)降雨徑流相關(guān)圖，如圖 2-2所示。由于 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，且能滿足精度上的要求，所以被廣泛地應(yīng)用于雨洪徑流預(yù) 報(bào)。/.n - 7Umni圖2-2詛河猴子巖流域降雨徑流相關(guān)圖由式R二f(P,巳)建立起來(lái)的三變數(shù)降雨徑流相關(guān)圖具有下列共同特點(diǎn)：當(dāng)P 一定時(shí)，Pa越大，R也就越大，所以Pa等值線呈左小右大。Pa = 0線的延線交P的截距為Im , Pa - 0線的

6、延線交P的截距為D (流 域土壤缺水量).在P和R取同一比例時(shí)，Pa = Im線與橫坐標(biāo)的夾角略大于45度線。由于超滲產(chǎn)流和局部蓄滿產(chǎn)流，也就是說(shuō)，末滿足流域平均土壤缺水量 就產(chǎn)流，因此曲線下端曲率較大，上端由于土壤漸趨飽和而逐漸趨于直線且與 巳=I m平行。在同一流域平均徑流深R下，Pa越小產(chǎn)流面積就越小，所需的雨量就越 大，因此曲線下端的曲率隨著Fa的減小而增大。 在同一 Pa情況下，P越大，徑流系數(shù):-越大。在點(diǎn)繪三變數(shù)降雨徑流相關(guān)圖時(shí)，應(yīng)考慮上述特點(diǎn)來(lái)定線。2.4相關(guān)圖推流計(jì)算用PPa R相關(guān)圖作流域降雨徑流計(jì)算的步驟是：首先摘錄每條 PR曲 線的各點(diǎn)坐標(biāo)，把PPa R曲線坐標(biāo)和土壤含水量衰減系數(shù) K、土壤最大損失 量Im、計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)t以及計(jì)算開(kāi)始時(shí)的前期影響雨量 Pa，作為模型參數(shù)輸給機(jī) 瞬程序中的相應(yīng)變量，然后根據(jù)時(shí)段降雨序列計(jì)算出每個(gè)時(shí)段的凈雨量。2.5計(jì)算實(shí)例已知黃河流域伊河上陸渾至龍門(mén)鎮(zhèn)區(qū)間流域面積為1826km2，現(xiàn)得到其P Pa R曲線的坐標(biāo)點(diǎn)。已知降雨過(guò)程為12.3 27.5 44.740.034.013.29.46.419