一种时变分布式单位线计算方法

孔凡哲; 郭良

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

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一种时变分布式单位线计算方法

孔凡哲, 郭良

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孔凡哲, 郭良. 一种时变分布式单位线计算方法[J]. 水科学进展, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

引用本文:

孔凡哲, 郭良. 一种时变分布式单位线计算方法[J]. 水科学进展, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

KONG Fanzhe, GUO Liang. A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

Citation:

KONG Fanzhe, GUO Liang. A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

一种时变分布式单位线计算方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

孔凡哲¹,
郭良²

1.
中国矿业大学资源与地球科学学院, 江苏徐州 221116;
2.
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心, 北京 100038

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51609242）；全国山洪灾害防治建设与管理（中央本级）项目（JZ0145B2017）

详细信息

作者简介:
孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

中图分类号: TV124

A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph

KONG Fanzhe¹,
GUO Liang²

1.
School of Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China;
2.
Research Center on Flood and Drought Disaster Reduction of the Ministry of Water Resources, Beijing 100038, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51609242).

摘要: 为了解决由降雨强度引起的径流汇流的非线性问题，提出一种基于SCS（United States Department of Agriculture-Soil Conservation Service）流速公式的时变分布式单位线计算方法。引入参考雨强表征SCS公式中流速系数对应的水力条件。由降雨过程的时段雨强与参考雨强的比值构成一个量纲一因子，将该因子加入SCS公式后使其能够考虑降雨对流速的影响。改进后的流速公式用于计算一次降雨过程中不同降雨时段对应的时变分布式单位线，时变分布式单位线与新安江模型的产流模块构成降雨径流模型，将模型用于裴河流域率定参考雨强。率定后的模型用于谭家河流域进行应用检验，结果显示，确定性系数大于等于0.9的洪水场次，由时不变单位线的42%增大为83%。提出的方法能够显著提高流域水文模型的降雨径流模拟能力。
- 分布式单位线 /
- 流速 /
- 流速场 /
- 时变 /
- SCS流速公式
Abstract: In order to solve the nonlinear problem of runoff concentration caused by excess rainfall intensity,a method deriving time-variant distributed unit hydrograph (TVDUH) based on the SCS's velocity equation was presented in this paper. A reference rainfall intensity is introduced to represent the hydraulic conditions corresponding to k values. A dimensionless factor formed by the ratio of duration excess rainfall intensity to reference rainfall intensity is added in SCS's equation to make up a new velocity equation that can take into account of the influence of excess rainfall intensity on flow velocity. The modified SCS's equation is used to derive the TVDUH of each rainfall duration during a rainfall event. A rainfall-runoff hydrological model is constructed of TVDUH and the runoff generation module of Xin'anjiang model. The rainfall-runoff hydrological model is used in Peihe River basin to calibrate the reference rainfall intensity. Application is performed in Tanjiahe River basin for validation. Results show that the number of events whose coefficient of efficiency being greater than or equal to 0.9 increases from 42% of time-invariant unit hydrograph to 83%. It is concluded that the presented method can contribute to increase the rainfall-runoff simulation capabilities of watershed hydrologic models observably.
- distributed unit hydrograph /
- velocity /
- velocity field /
- time-variant /
- SCS's equation

[1]	陆彦, 周倪凯, 陆永军. 不同渗流强度对明渠水流结构影响的试验研究 . 水科学进展, 2018, 29(2): 230-235. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.010
[2]	李英玉, 赵坚, 吕辉, 陈斌. 河岸带潜流层温度示踪流速计算方法 . 水科学进展, 2016, 27(3): 423-429. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.03.010
[3]	包为民, 周俊伟, 江鹏, 丁伯良, 王浩. 水位流速耦合演算模型研究 . 水科学进展, 2015, 26(6): 795-800. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.06.005
[4]	钟强, 陈启刚, 曹列凯, 李丹勋, 王兴奎. 高坝泄洪水面曲面及流速场的原型测量方法 . 水科学进展, 2015, 26(6): 829-836. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.06.009
[5]	马殿光, 董伟良, 徐俊锋. 沙波迎流面流速分布公式 . 水科学进展, 2015, 26(3): 396-403. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.017
[6]	田培, 潘成忠, 许新宜, 杨帆, 李长嘉. 坡面流速及侵蚀产沙空间变异性试验 . 水科学进展, 2015, 26(2): 178-186. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.004
[7]	石健, 郭波, 弓扶元, 何小刚, 李丹勋. 浓度梯度引起的固相速度测量误差 . 水科学进展, 2011, 22(1): 67-74.
[8]	倪志辉, 宋志尧. 近底层潮流速分布模式比较 . 水科学进展, 2010, 21(1): 89-94.
[9]	刘同宦, 郭炜, 詹磊. 90°支流入汇区域时均流速分布特征试验研究 . 水科学进展, 2009, 20(4): 485-489.
[10]	张文鸽, 黄强, 蒋晓辉. 基于物理栖息地模拟的河道内生态流量研究 . 水科学进展, 2008, 19(2): 192-197.
[11]	茅泽育, 罗昇, 赵升伟, 相鹏, 岳光溪. 冰盖下水流垂线流速分布规律研究 . 水科学进展, 2006, 17(2): 209-215.
[12]	刘春晶, 李丹勋, 曲兆松, 王兴奎. 过渡区动床明渠流的流速分布 . 水科学进展, 2006, 17(1): 49-54.
[13]	周家俞, 陈立, 叶小云, 吴门伍, 黄荣敏. 泥沙影响流速分布规律的试验研究 . 水科学进展, 2005, 16(4): 506-510.
[14]	王军. 封冻河道下流速分布和阻力问题探讨 . 水科学进展, 2005, 16(1): 28-31.
[15]	许唯临, D. W. Knight, 唐小南. 漫滩水流摩阻因子与涡粘性系数的研究 . 水科学进展, 2004, 15(6): 723-727.
[16]	华祖林, 芮孝芳, 黄国如, 罗缙. 缺乏资料条件下倒灌河段流速的近似确定方法 . 水科学进展, 2001, 12(2): 210-214.
[17]	肖勇, 金忠青. 固壁紊流流速分布指数型公式和阻力规律——(Ⅱ)过渡区 . 水科学进展, 1999, 10(1): 64-68.
[18]	肖勇, 金忠青. 固壁紊流流速分布指数型公式和阻力规律——(Ⅰ)粗糙区 . 水科学进展, 1997, 8(2): 148-153.
[19]	陈和春, 潘昭汉, 叶廉, 王场, 何昌浩, 马亮. 吸附状态下钉螺起动流速的试验研究 . 水科学进展, 1996, 7(3): 207-213.
[20]	吕贤弼. 移动界面流速的求解 . 水科学进展, 1995, 6(2): 94-100.

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一种时变分布式单位线计算方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

孔凡哲¹,
郭良²

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院, 江苏徐州 221116;

2. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心, 北京 100038

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51609242）；全国山洪灾害防治建设与管理（中央本级）项目（JZ0145B2017）

作者简介:
孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

收稿日期: 2018-12-26
刊出日期: 2019-08-25

中图分类号: TV124

关键词:

分布式单位线 /

流速 /

流速场 /

时变 /

SCS流速公式

摘要: 为了解决由降雨强度引起的径流汇流的非线性问题，提出一种基于SCS（United States Department of Agriculture-Soil Conservation Service）流速公式的时变分布式单位线计算方法。引入参考雨强表征SCS公式中流速系数对应的水力条件。由降雨过程的时段雨强与参考雨强的比值构成一个量纲一因子，将该因子加入SCS公式后使其能够考虑降雨对流速的影响。改进后的流速公式用于计算一次降雨过程中不同降雨时段对应的时变分布式单位线，时变分布式单位线与新安江模型的产流模块构成降雨径流模型，将模型用于裴河流域率定参考雨强。率定后的模型用于谭家河流域进行应用检验，结果显示，确定性系数大于等于0.9的洪水场次，由时不变单位线的42%增大为83%。提出的方法能够显著提高流域水文模型的降雨径流模拟能力。

English Abstract

A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph

KONG Fanzhe¹,
GUO Liang²

1. School of Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China;

2. Research Center on Flood and Drought Disaster Reduction of the Ministry of Water Resources, Beijing 100038, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51609242).

Received Date: 2018-12-26
Publish Date: 2019-08-25

Keywords:

Abstract: In order to solve the nonlinear problem of runoff concentration caused by excess rainfall intensity,a method deriving time-variant distributed unit hydrograph (TVDUH) based on the SCS's velocity equation was presented in this paper. A reference rainfall intensity is introduced to represent the hydraulic conditions corresponding to k values. A dimensionless factor formed by the ratio of duration excess rainfall intensity to reference rainfall intensity is added in SCS's equation to make up a new velocity equation that can take into account of the influence of excess rainfall intensity on flow velocity. The modified SCS's equation is used to derive the TVDUH of each rainfall duration during a rainfall event. A rainfall-runoff hydrological model is constructed of TVDUH and the runoff generation module of Xin'anjiang model. The rainfall-runoff hydrological model is used in Peihe River basin to calibrate the reference rainfall intensity. Application is performed in Tanjiahe River basin for validation. Results show that the number of events whose coefficient of efficiency being greater than or equal to 0.9 increases from 42% of time-invariant unit hydrograph to 83%. It is concluded that the presented method can contribute to increase the rainfall-runoff simulation capabilities of watershed hydrologic models observably.

孔凡哲, 郭良. 一种时变分布式单位线计算方法[J]. 水科学进展, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

引用本文:

孔凡哲, 郭良. 一种时变分布式单位线计算方法[J]. 水科学进展, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

KONG Fanzhe, GUO Liang. A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

Citation:

KONG Fanzhe, GUO Liang. A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(4): 477-484. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

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doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

作者简介: 孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

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一种时变分布式单位线计算方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.003

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院, 江苏徐州 221116; 2. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心, 北京 100038

作者简介: 孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

English Abstract

A method of deriving time-variant distributed unit hydrograph

1. School of Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China; 2. Research Center on Flood and Drought Disaster Reduction of the Ministry of Water Resources, Beijing 100038, China

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作者简介:
孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院, 江苏徐州 221116;

2. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心, 北京 100038

作者简介:
孔凡哲(1964-),男,江苏沛县人,教授,博士,主要从事水文学及水资源方面研究。E-mail:kongfz3@126.com

1. School of Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China;

2. Research Center on Flood and Drought Disaster Reduction of the Ministry of Water Resources, Beijing 100038, China