文档介绍：流溪河模型V301
主要内容
流溪河模型理论与方法
流溪河模型数据需求与挖掘
流溪河模型参数推求方法
流溪河模型部分研究成果
CYB流溪河模型系统介绍
流溪河模型研发历程与工程示范
后续工作
流溪河模型理论与方法
什么是流溪河模型
流溪河模型V301
主要内容
流溪河模型理论与方法
流溪河模型数据需求与挖掘
流溪河模型参数推求方法
流溪河模型部分研究成果
CYB流溪河模型系统介绍
流溪河模型研发历程与工程示范
后续工作
流溪河模型理论与方法
什么是流溪河模型
中山大学陈洋波教授领导的水灾害与水利信息化国际科技团队经10余年研究开发而成的
主要用于流域洪水预报的分布式物理水文模型
因在流溪河流域洪水预报中首先研究成功而得名
,获国家计算机软件著作权登记
流溪河模型的总体思路
从水平方向将流域划分成一系列的单元
单元被看作是一个有物理意义的流域
单元流域有自己的物理特性数据:DEM、植被类型、土壤类型和降雨量
单元分成边坡单元、河道单元和水库单元三种
采用可获取的,有质量保证的,适当分辨率的DEM对整个流域进行划分
流溪河模型的总体思路
从垂直方向将单元分成三层
植被覆盖层(CanopyLayer):地表面至树叶顶部的空间区域。假定蒸散发只发生在植被覆盖层,各单元流域的蒸散发量之间没有相互影响
地表层(SoilLayer):地表面往地下若干深度的浅表土壤层,具有调蓄水能力
地下层(UndergroundLayer):地表层以下的含水层
对地下层不进行网格划分,整个流域的地下层看作一个整体
流溪河模型的总体思路
在单元流域层次进行产流量计算
在流域层次进行汇流计算
流溪河模型的总体思路
模型分成6个独立的部分,每个部分称为一个模块
数据处理与流域划分模块
收集流域特性数据,包括DEM,土地利用类型,土壤类型
将流域划分成单元流域,分成三种类型之一
确定单元流域的物理特性
估算单元流域上的降雨
蒸散发模块
产流模块
汇流模块
参数确定模块
洪水模拟模块
流溪河模型的总体思路
蒸散发模块
E:为实际蒸散发量
:田间持水量
:凋萎含水量
:土壤当前含水量
:潜在蒸发率
:蒸发系数
ES=0
边坡汇流计算方法
假定在一个单元内,边坡的形状可抽象为一个平顺的三角形边坡,地表径流在边坡上是均匀分布的,水流是均匀流,则边坡上的地表径流汇流速度可根据曼宁公式计算如下:
单元流域出口的流量可计算如下
改写上式
边坡汇流计算方法
令
则
代入圣维南方程组的质量方程中有
采用有限差分法,离散为如下的形式
采用牛顿迭代法进行计算,迭代计算公式
河道汇流计算方法
河道汇流采用一维扩散波法
忽略圣维南方程组的运动方程中的惯性项
考虑摩阻比降与坡度及压力项的差
Q为过水断面流量,A为过水断面面积,q为侧向补给水量,即本单元上产生的地表径流量及上单元汇入的地表径流量,当本单元有支流汇入时,还应该包括支流的汇入水量。
河道汇流计算方法
在流域的中上游地区及少资料及无资料地区,河流断面的形状及尺寸资料不易确定
在流溪河模型中,将河流断面概化为梯形
A为过水断面面积,h为径流深,w为梯形底宽,为河流侧面坡度
河道汇流计算方法
过水断面面积A的计算公式如下
对上式进行变换,得到如下的公式
则h可通过如下的公式计算
则可按如下的差分公式近似计算
河道汇流计算方法
过水断面的湿周可按下式计算
根据曼宁公式,河道水流速度可按下式计算
根据断面过水流量计算公式,并将上式代入,则有
由于
则有
将上式进行变换,得到
河道汇流计算方法
记
则
代入圣维南方程组的质量方程中有
采用有限差分法,将上式离散为
采用牛顿迭代法进行迭代计算,公式如下
水库单元汇流计算方法
洪水在水库中的传播速度非常快,一般要比计算时段短很多
忽略洪水在水库中的传播时间,认为水库单元上的流量就是进入水库的流量
将所有水库单元上的流量相加,就可得到入库流量
通过设置水库,实现对水库水位的预报
地下径流汇流计算方法
流溪河模型将地下层作为一个整体,不划分成单元
按集总式方法进行地下径流汇流计算
采用线性水库法进行地下径流汇流计算
流溪河模型需要的数据及其挖掘
流溪河模型建模需要的数据
流域物理特性数据获取方法
单元划分方法
河道断面尺寸估算方法
流溪河模型建模需要的数据
流域物理特性数据
DEM
土地利用类型
土壤类型
气象数据
蒸发率
河网及断面尺寸数据
河网组成
断面形状及尺寸
水文数据
实测降雨
实测流量
流域物理特性数据获取
DEM
高分辨率的实测数据,全国1:1万,局部更高
网上全球范围内的免费数据
HYDRO1K数字地形高程数据,美国联