基于地貌单位线的流域汇流计算.pdf

·28· 山东水利 2010．9 基于地貌单位线的流域汇流计算 刘力真-，李福仲t，陆小蕾2 (1．山东省水利科学研究院，山东济南250013；2．山东大学土建-9水利学院，山东济南250061) 【摘要】为探求符合流域地理特性的单位线，对地貌单位线原理及应用进行了阐述。基于地理信息资料，利用软 件计算并分析得到速度矩阵和雨滴汇流时间矩阵，进而得到地貌单位线；对同场降雨引入移动暴雨中心矩阵，比 较汇流过程的不同．以推求出一种一般性流域汇流计算方法。 【关键词】地貌单位线；暴雨中心；数字高程模型 【中图分类号】P333．2 【文献标识码】B 【文章编号】1009—6159(2010)一09—0028—02 目前，流域汇流单位线推求多是通过两种方法：一 间的空间分布。若降雨是在f=0时刻降落到流域上的， 是依据现有水文资料推求：二是依据典型单位线结合 则不难理解．只有那些流域汇流时间正好等于T的水 流域实际情况进行缩放。如此。对反应实际汇流情况均 滴才能在f=T时刻到达流域出12I断面．组成T时刻的 有一定偏差：前者过多依赖于水文资料．对资料的准确 流域出口断面流量．所以有 性和长序列要求过高．后者回避了流域单位线的多样 rl 1h q(t)=乞l(ri=t)xhixAAi (2) 性，与实际不符。基于地理信息资料，推求符合流域地 i=l 理特性的单位线．解决由于暴雨中心不同引起单位线 变化的问题。 域出口断面流量： 1 原 理 qi--t的水滴是组成T时刻出El断面流量的一分子．否则 1．1 流域出口断面流量的形成 为0．表明不属于qi：t的水滴不能成为T时刻出口断面 一场降雨在一个网格中形成的产流量可视为一个 流量的一分子： “水滴”．水滴的大小可通过调整网格的尺寸来设定，这 △A．为第i个水滴占据的面积； 样定义的“水滴”可称为“网格水滴”。并且“水滴”降落 hi为t=0时刻的降雨强度。 在流域各处是随机的．扣除损失后将会选择一条流路、 对于一次降雨过程．则可通过在不同降雨时刻重 花费一定时间最终流达流域出I：1断面．其所花费的时 复使用式(21，然后利用叠加原理来推求出口断面流量 间即为该水滴的流域汇流时间。 过程线． 假定流域汇流系统是线性系统．忽略相邻网格水 应用上述方法推求降雨形成的流域出口断面流量 流之间的水力联系．即各个网格水滴分别汇流．互不干 过程的关键是如何确定水滴尺度及其流路和速度。 扰．只在流域出121处做同时到达的水滴量累加即得到 1．2 D8法确定水漓尺度及流路 流域出口的流量过程。 一场降雨在一个网格中形成的产流量可视为一个 假设一场降雨由n个水滴组成．其编号分别为 “水滴”．水滴的大小可通过调整网格的尺寸来设定．这 l，2，…，i，…11。对其中任一水滴i，若其流达流域出口样定义的“水滴”可称为“网格水滴”。 断面的流路长为，I，通过该流路的运动速度一般与流路 每个网格水滴的流路应用数字高程模型(DEM)进 有关，记为vI(x)，则该水滴的流域汇流时间为： 行流向分析。如图1所示，在网格化的流域中．与其中 t：f‘县 任一网格相邻的网格共有8个．可认为任一网格中的 』0Vi(X)