退水曲線預(yù)報新方法

退水曲線預(yù)報新方法

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的急劇增加，水資源供需矛盾日益突出。特別是在旱季，這種矛盾變得更加尖銳。因此,必須根據(jù)枯季江河來水量的多少統(tǒng)籌兼顧、合理安排水資源,以滿足城市用水、灌溉、航運、發(fā)電等需要?？菁竞哟髁啃?進行枯季徑流預(yù)報研究對合理配置水資源及保障水利水電工程施工都具有十分重要的意義。影響枯季徑流的因素主要包括氣候因素和地質(zhì)因素兩個方面。前者包括前期降水、枯季降水、氣溫和蒸發(fā)等;后者包括流域的水文地質(zhì)條件、流域面積、河床下切深度、河網(wǎng)及湖泊密度、植被覆蓋率等?？菁緩搅鱽碓粗饕茄茨粲诹饔騼?nèi)的蓄水量和枯季降水量,以地下蓄水量補給為主。流域前期降水決定了枯季初期地表和地下蓄水量,如果前期降水充沛,則流域蓄水量大,河流在枯水期得到流域蓄水量補給就大?？菁窘邓挠谡舭l(fā)損失外,一部分則成為地表徑流匯入河網(wǎng),其余一部分滲入地下補給地下蓄水量。在枯水期,農(nóng)村和城市供水等人類活動對退水速率也有一定的影響?？菁緩搅黝A(yù)報常用的方法一般是應(yīng)用枯季徑流的退水規(guī)律,或根據(jù)流域前期河網(wǎng)蓄水量和前期徑流量預(yù)報枯季徑流總量和徑流過程。1在原流量系列的預(yù)測中要注意退水曲線的使用傳統(tǒng)退水曲線公式為:Qt=Q0·e-t/k=Q0·e-β(1)式中,Qt為退水開始后t時刻的地下水出流量,m3/s;Q0為開始退水時地下水出流量,m3/s;β為退水系數(shù),β=1/k;k為地下蓄量與地下水補給之間的關(guān)系系數(shù);t為計算流域匯流時間。k與β是反映流域匯流時間的系數(shù),掌握了β的變化規(guī)律就掌握了退水曲線的規(guī)律,因此,分析退水曲線就是分析β的變化。傳統(tǒng)方法認為β為常數(shù),即相鄰時段的流量比為常數(shù):Qt+1/Qt=e-β,將相鄰時段流量數(shù)據(jù)組成樣本系列,通過均值法或最小二乘法可以求出常數(shù)β。然而當我們將求出來的β值代入Qt=Q0·e-βt對原流量系列進行模擬時往往很難取得較好的效果,出現(xiàn)這一結(jié)果的原因是我們推求β時是建立Qt+1與Qt的關(guān)系,而預(yù)測時又是運用Qt與Q0的關(guān)系,這樣就造成了β求取方法上的矛盾。假如我們直接利用原流量系列Qt與Q0之間的函數(shù)關(guān)系反向推求β,不難發(fā)現(xiàn)β并非一個常數(shù),而是隨時間t逐漸遞減,根據(jù)其遞減的規(guī)律與線型,可采用關(guān)于時間t的線性函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)或冪函數(shù)進行擬合。線性函數(shù):β=-at+b(2)對數(shù)函數(shù):β=-alnt+b(3)冪函數(shù):β=at-b(4)這樣我們可以采用與傳統(tǒng)方法不同的一個假設(shè),認為β并非常數(shù),而是隨時間變化的一個函數(shù),其基本變化規(guī)律如(3)或(4)式所示,將(3)或(4)代入(1)就可得新的退水公式:因此,該公式就是采用式(5)或(6)進行模型率定和預(yù)報的。由于退水曲線本身是一種尋求歷史實際流量系列變化規(guī)律來進行預(yù)報的方法,而對于一個特定的流域,其流量系列退水規(guī)律呈現(xiàn)出較好的重復(fù)性。預(yù)報時可將退水曲線方法與典型年法相結(jié)合,其具體操作步驟如下:(1)根據(jù)預(yù)報時刻起始流量(反映預(yù)報時刻流量基數(shù))和預(yù)報時刻前15d(或前1d)的平均流量(反映流域前期蓄水情況),在歷年同期流量系列中找出與預(yù)報年份相似的年份作為預(yù)報典型年。(2)根據(jù)確定的典型年流量系列數(shù)據(jù)組,選用公式(5)或(6)率定模型,確定β的函數(shù)表達式,并確定新的退水曲線公式。(3)用起始流量與前期蓄水量基本接近的退水曲線,進行逐日流量過程預(yù)報。2案例研究2.1干旱的年退水公式1978年為歷史特旱年,在基本無雨期,同樣起始流量,前期蓄水量為前15天日平均流量的退水曲線退水公式如表1。2.2結(jié)合河邊曲線和典型年法的河邊曲線撤退公式根據(jù)屯溪、漁梁基本無雨期的退水流量,選取了幾種相近始退流量,不同前期蓄水量的典型退水曲線,供枯水流量預(yù)報計算參考選用,如表2。2.33值函數(shù)關(guān)系的構(gòu)建和對實際測量值的調(diào)整以漁梁站1999年退水公式為例,退水指數(shù)β為t的冪函數(shù)的退水公式及與實測擬合如圖5,6。其他類推。3退水曲線預(yù)報公式的構(gòu)建及建議本文分析了影響河流枯季徑流主要因素,介紹了枯季徑流規(guī)律及預(yù)報方法。針對退水曲線公式中退水系數(shù)β隨