陕北模型ppt课件

1、陕北模型 黄土高原地域，自然地理条件复杂，暴雨时空分布极不均匀，雨量及水文站网密度非常稀疏，长期以来给该地域暴雨洪水计算带来很多困难。 陕北模型是适用于干旱地域或是以超渗产流为主的地域。1陕北降雨径流模型流程框图 2一模型构造 思索降雨分布的不均匀性和下垫面分布的不均匀性，尤其是地面下渗才干的不均匀性，将流域划分为假设干块单元面积； 每块单元面积内分为不透水面积FB和透水面积1-FB。 在透水面积上的降雨量i扣除蒸分发量E后，用霍尔顿下渗公式和流域下渗才干分配曲线计算径流量R1，在不透水面积上的降雨i扣除蒸分发E，产生径流量R2； 一次降雨产生的流域总径流量为R=R1+R2 3 各单元面积的坡

2、地汇流计算采用线性水库或滞后演算法。 河道汇流计算采用马斯京根分段延续演算法。 将各单元面积到达出口断面的流量过程线性叠加即为流域出口断面总的流量过程。 4二产流量计算 陕北黄土丘陵地域，因雨量稀少，多年平均降雨量在500mm以下，地下水埋藏较深，包气带厚度达几十至上百米，其下部常为干土。 普通降雨很难使整个包气带到达田间持水量，几乎也没有重力水浸透到地下水面而产生地下径流。 区内植被较差，土质贫瘠密实，下渗才干较小，雨强超越下渗才干的能够性很大，因此干旱地域的降雨产流方式以超渗产流为主。51.阅历的曲线 超渗产流是指雨强超越地面下渗才干产生地面径流。 在进展产流量计算时，除水量平衡方程外，还

3、需确定降雨过程中的实践地面下渗才干，以便与降雨强度进展比较 fiRS0fifi67 假设下渗才干只与土壤含水量有关，而与土壤含水量垂向分布无关，换言之，以为深层土壤含水量对下渗才干的影响不大，只思索浅层土壤含水量。令影响下渗才干的浅层土壤含水量为 ，那么降雨期间的下渗水量，可以看作土壤含水量 的增量，即)(ff dtfidtd)(fifi8tf f和曲线两种关系可以相互转换9101112逐时段进展计算，就可求出一场降雨产生的超渗地面径流过程和土壤含水量的变化过程。132.下渗曲线方程霍尔顿曲线方程为：ktcceffff)(014菲利普下渗曲线方程为：式中：A、B为随土质而变的系数 AtBf15

4、161菲利普下渗曲线方程 曲线转换fABABf/11 (22172霍尔顿下渗曲线方程 曲线转换f)(1 (1)(0000cktctktcctffektfdteffffdt)(0tfkffc1819203.产流量计算21(三坡地汇流计算 单元面积坡地汇流采用线性水库和滞后演算相结合的方法，对单元面积上的坡地汇流进展模拟。计算公式为： )()1 (1LtICSQCSQtt2223四河道汇流计算24五模型参数 陕北模型产流构造中假设采用霍尔顿下渗方程，有11个参数： XEKELCSBkffFBc0m、KCLCSkffc0m、KC主要参数有：25262728六模型评述 陕北模型特点：为了思索降雨分布的

5、不均匀性和下垫面分布的不均匀性，将流域划分为假设干块单元面积；在每块单元面积内又将其划分为不透水面积FB和透水面积1-FB；在透水面积上降雨量扣除蒸分发后，用霍尔顿或菲利普下渗公式计算径流量R1；在不透水面积上降雨扣除蒸分发后产生径流量R2；模型参数具有一定的物理意义；模型适用于干旱或半干旱地域。29七模型运用30mmeffektfcktc44.270738. 0/ )42. 022. 2)(1 (27.2042. 0)(1 (127.200738. 00105. 044.270 .451823. 0)27.2042. 044.27(0738. 022. 2)(010tfkffc6 .4182

6、3. 0/44.270 .4527.20/101fttmm/min min 31同样进展第二次、第三次迭代、直至满足要求 ，结果如下表1ii 霍尔顿公式迭代求解成果表迭代次数n时间 t（min）土湿 （mm） （mm）下渗f（mm/min）120.2727.4417.560.823241.6040.734.270.504350.0744.810.190.466450.5245.020.020.4653233菲利普公式实测洪水验证结果表序号123456789A0.100.100.100.050.050.05000B2.93.23.52.93.23.52.93.23.5ER1.131.241.17

7、2.531.071.432.131.341.1334353637陕北模型运用实例 用陕北模型霍尔顿下渗公式对黄河水利委员会绥德水保站桥沟实验流域1号实验小区和2号实验小区1988年的四次降雨径流过程进展模拟。1流域概略。桥沟实验流域面积为0.46km2，主沟长1400m，流域平均宽度为328.6m，不对称系数为0.25m。梁卯坡区坡度在058%，平均43%，坡长约60m，沟谷坡区坡度普通在58%以上，平均85%，坡长约30m，主沟道比降10%。38 1号实验小区位于桥沟实验流域出口断面以上50m处，流域面积0.069km2，谷坡面积占总面积的43%，主沟长630m，流域平均宽度为109.6m，

8、不对称系数为0.17，沟道比降18%。 2号实验小区与1号实验小区隔山相邻，流域面积0.093km2，谷坡面积占占面积的31%，主沟长520m，流域平均宽度为178.8m，不对称系数为0.34，沟道比降12% 39 桥沟实验流域水系及站网分布图 40 据绥德水保站测定，桥沟实验流域内黄土覆盖层厚度为510m不等。表土在0.4m深的范围内最大吸湿度为1.5%，田间持水量为18.8%，饱和含水量为36.6%。 地面1m以下土壤含水量不能到达田间持水量，阐明重力下渗不能到达深层，普通性降水只能潮湿表土几厘米至几十厘米的厚度。 暴雨具有历时短、强度大、时程分布高度集中的特点。所以产汇流历时通常很短。

9、412模型计算。按照陕北模型的根本构造和计算方法，分别对上述三个实验小流域的产流、汇流过程进展模拟计算。3模型参数。因超渗产流对雨强非常敏感，洪水过程历时短且陡涨陡落，因此时段获得越短精度会越高，故计算时段 取为5min 。t42tKE桥沟流域陕北模型参数表序号参数符号参数意义参数值1KC流域蒸散发折算系数0.972WM流域平均张力水容量（mm）603FB不透水面积占全流域面积的比例0.014B流域水容量-面积分布曲线方次0.35fc霍尔顿公式中的稳定下渗率（mm/min）0.426f0霍尔顿公式中的初始下渗率（mm/min）1.947k霍尔顿公式中的随土质而变的系数（ ）0.0548KE马斯

10、京根法演算参数9XE马斯京根法演算参数0.4310L滞时011迭代时允许误差0.011t431号实验小区实测与模拟结果表t洪号降雨量（mm）径流量洪峰流量计算值（mm）实测值（mm）相对误差（%）计算值（m3/s）实测值（m3/s）相对误差（%）洪峰滞时（ ）88060111.21.301.22-6.70.170.19+10.5088070118.49.099.39+3.20.820.78-5.1188070216.05.655.17-9.30.680.64-6.3088070316.27.137.78+8.40.800.86+7.01442号实验小区实测与模拟结果表t洪号降雨量（mm）径流量

11、洪峰流量计算值（mm）实测值（mm）相对误差（%）计算值（m3/s）实测值（m3/s）相对误差（%）洪峰滞时（ ）88060112.23.90358-8.90.971.08+10.2188070118.69.659.35-3.21.271.40+9.3088070216.210.397.71-34.81.151.22+5.7088070317.48.168.48+3.80.810.85+4.745桥沟实验流域实测与模拟结果表t洪号降雨量（mm）径流量洪峰流量计算值（mm）实测值（mm）相对误差（%）计算值（m3/s）实测值（m3/s）相对误差（%）洪峰滞时（ ）88060111.10.320.33+3.00.220.24+8.3188070121.11.401.41+0.70.830.78-6.4088070216.50.840.74-13.50.720.68-5.9188070315.41.071.17+8.50.78