论文部分内容阅读
我国是山洪灾害频发国家,尤其是山丘地区,且山洪灾害的高频率发生已经严重的威胁山丘地区的经济发展,而且大部分发生山洪灾害的山丘地区缺乏监测的水文站,导致预测预报资料缺乏,增加了山丘地区山洪灾害预警预报的难度。本文主要是利用水文模型HEC-HMS对莱芜市莱城区通天河流域进行山洪模拟研究,探索山丘流域的水文过程特征,模拟分析研究区重点研究对象的预警指标,根据实测降雨资料对分析的预警指标进行检验分析,主要研究内容如下:(1)概述本研究的研究意义与背景,查阅文献分析国内外水文模型以及HEC-HMS模型的研究进展。收集研究区降雨资料,分析研究流域水文特性,研究区降水量集中在汛期,年内分布不均匀,汛期降雨量占74.7%,非汛期占25.3%,研究区流域洪水过程特点是流量总体不大,洪水持续时间不长,产流快。(2)根据研究区30m*30mDEM数字高程数据,通过HEC-GeoHMS模块对DEM数据进行计算分析,从而生成研究区流域数字水系图,建立研究流域HEC-HMS水文模型;通过已经建立的水文模型模拟研究区洪水过程4个阶段,分别采用初损稳渗法、Synder单位线、指数衰减法、马斯京根法,利用10场降雨洪水模拟分析,其中7场分析率定模型,3场验证模型;在重点小流域子流域2中进行模型应用,获得重点研究对象的洪峰流量。(3)以子流域2为例进行预警指标计算分析。确定研究对象的预警时段,分析研究区土壤含水量,利用实际测量的河道断面以及成灾水位,采用曼宁公式分析水位流量关系,获得研究对象的临界流量,根据临界流量利用已经率定分析好的HEC-HMS模型进行反推试算,获得不同土壤含水量下的临界雨量,即较干、一般、较湿三种情况;对三种临界雨量进行“折减”处理,也就是通过对临界雨量进行±10%的处理,从而获得准备转移预警指标与立即转移预警指标。(4)选择4场典型洪水进行预警指标检验分析。临界流量的检验主要是检验水位流量过程,包含水位流量计算方法的检验、河道糙率检验、河道比降检验,4个检验对象中临界流量检验结果均比较合理;洪水过程的复核检验主要对模型的适用性以及参数的合理性进行检验分析;利用20160722、20120708、20030904、19960730场次洪水分析检验预警指标,从临界雨量偏离度分析检验对象官正村预警指标偏大,房干村预警指标在19960730场次降雨与20160722场次降雨区间内,安子湾预警指标偏小。而从临界雨量降雨频率区间分析,3个研究对象的预警指标均在合理范围内。根据本研究的模拟结果可知,HEC-HMS水文模型在山丘区流域具有较好的适用性,可应用于实际山丘流域的预警指标分析应用;根据本研究4场典型降雨洪水验证预警指标结果分析,有条件地区的预警指标分析,可采用多场次降雨洪水进行反复验证,进一步精确预警指标的范围。