雪野水库流域内水利工程对入库洪水影响研究
山丘区地形地貌及地质结构复杂，强降雨易于形成山洪灾害。为了达到防洪减灾的目的，在防洪区上游河道适当位置兴建水库可以拦截上游来水，起到蓄洪和滞洪的作用。水库的兴建直接或间接地影响了原自然环境下洪水产汇流过程及其特性，降低了洪水预报的准确度。本文以莱城区雪野水库流域为研究对象，利用HEC-HMS软件建立山丘区流域半分布式水文模型，在模型中添加水库模块，模拟降雨径流及河道水流演进过程。通过对比有无水库两种工况模拟结果，选取洪峰流量和峰现时间为指标，定量研究分析雪野水库流域内水利工程对入库洪水的影响，主要研究内容和结论如下： (1)利用ArcGIS软件对研究区DEM高程数据进行处理分析，构建流域模块。根据研究区流域特征和水文条件，计算模型采用SCS曲线数法、SCS单位线法、指数衰减法和马斯京根法。选取1984~2016年10场降雨流量数据构成时间序列模块，气象模块中采用泰森多边形法确定雨量站权重。在流域模块中添加水库单元，利用HEC-HMS软件构建雪野水库流域产汇流模型。 (2)对构建的10场洪水产汇流模型进行率定和验证，其中6场用于参数率定、4场用于模型验证。本文采用分布式子流域和整体流域率定相结合的方法进行集总式参数率定。首先使用试错法率定子流域参数，然后使用内尔德米德优化算法率定整体流域参数，获取整体参数的最优值。在率定期内和验证期内，场次洪水的计算峰值与实测峰值相对误差均在15%以内。总体看来，模拟结果与实测流量过程吻合较好，各参数满足精度要求，能够较好的适用于雪野水库流域洪水计算。 (3)考虑流域内单一水库因素，构建小流域产汇流模型并计算。根据计算结果可知，水库在降雨径流及河道水流演进过程中拦蓄上游来水，使洪峰削减了4.5%~33.7%，峰现时间推迟了0.5~1.5h，对水库下游沿河村落具有较大的削峰延峰作用。同一蓄水状态的小水库，场次降雨的时程分配对峰现时间的推迟有较大的影响：降雨时程分配呈矮胖型时，峰现时间推迟较大；降雨时程分布为陡涨陡落型时，峰现时间推迟相对较小。 (4)保持流域特征值及计算参数不变，对雪野水库流域有无水库两种工况模型进行了计算，定量研究分析雪野水库流域内水利工程对入库洪水的影响。根据计算结果可知，雪野水库上游分布的小水库使得入库洪峰流量降低了5%~15%，峰现时间推迟了0.25~0.75h。流域内水利工程对入库洪水的影响与降雨时程分配密切相关，与时程分配为矮胖型降雨相比，短历时高强度降雨的峰现延迟时间相对较短。水库的初始库容也是影响流域径流过程中峰值和峰现时间的关键因素，水库的初始库容越小，洪峰削减量越大，峰现时间延迟越大。 水库改变了原自然环境的产汇流机制，使得流域洪峰和洪量降低、峰现时间推迟，对下游沿河村落起到防洪减灾的作用。因降雨时程分配和水库初始水位的不同，雪野水库流域内水利工程对入库洪水的影响也是不同的。因此，对于山丘区流域的防洪预警而言，流域内水利工程对径流的影响是需要考虑的因素。
水库;水利工程;入库洪水;汇流机制;时程分配
济南大学
硕士
水利工程
徐立荣
2019
中文
TV122
2020-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）