【摘要】：山洪災(zāi)害是世界上危害最大的自然災(zāi)害之一,其形成、發(fā)展與危害程度是降雨、地形地貌等自然條件和人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等社會(huì)因素共同影響的結(jié)果。山丘區(qū)流域地形地貌分布為山洪災(zāi)害發(fā)生提供了孕災(zāi)環(huán)境,同時(shí),山丘區(qū)下墊面條件復(fù)雜,流域產(chǎn)匯流非線性特點(diǎn)顯著,山洪過程陡漲陡落,因此,統(tǒng)計(jì)分析山丘區(qū)流域的地貌特征及研究地貌特征對(duì)洪水匯流的影響具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,也可為防洪抗旱、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、水利工程建設(shè)開發(fā)等領(lǐng)域提供重要的數(shù)據(jù)支撐。本文結(jié)合全國山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目成果里小流域數(shù)據(jù)集,開展了我國山丘區(qū)流域特征參數(shù)及匯流特性分析研究,論文的主要研究工作和成果包括:(1)以山丘區(qū)3030條河流(面積小于10000km2)為研究對(duì)象,分析了不同集水面積閾值下的河源密度,構(gòu)建了小流域集水面積閾值與河源密度間的冪函數(shù)量化關(guān)系y=kxa,并確定了其近似為反函數(shù)關(guān)系,并分析了我國山丘區(qū)河網(wǎng)的空間分布規(guī)律;采用均值變點(diǎn)法確定了山丘區(qū)小流域坡面與河道匯流的最佳集水面積閾值(800個(gè)柵格,0.5km2)。(2)統(tǒng)計(jì)了山丘區(qū)48萬個(gè)小流域基本特征參數(shù)的變差范圍、均值、頻數(shù)分布等特征值,并分析了各參數(shù)在山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分區(qū)間的差異性及在分區(qū)內(nèi)的一致性。各小流域面積、平均坡度、最長匯流路徑長度、最長匯流路徑比降、河道比降的平均值分別為17.40km2、14.26°、10km、0.0296和0.0208,在山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分區(qū)內(nèi)的離差系數(shù)分別為0.35～0.85、0.06～35.12、8.34～18.14、0.42～6.22、0.64～27.30和0.64～27.30。研究區(qū)小流域面積劃分適中,且多為高山丘陵區(qū),適宜進(jìn)行山洪計(jì)算分析,平均坡度、最長匯流路徑長度、最長匯流路徑比降、河道比降在部分分區(qū)內(nèi)部具有一定的差異性。(3)進(jìn)一步計(jì)算并統(tǒng)計(jì)了山丘區(qū)3030條中小河流1、2級(jí)河流的河數(shù)比、河長比、面積比、比降比等河流地貌水文特征參數(shù),并系統(tǒng)分析各參數(shù)的變差范圍、均值及頻數(shù)分布等特征值,以及各參數(shù)在山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分區(qū)間的差異性及在分區(qū)內(nèi)的一致性。研究區(qū)河流上述參數(shù)頻數(shù)分布均為正態(tài)分布,統(tǒng)計(jì)結(jié)果符合自然水系隨機(jī)分布規(guī)律,平均值分別為4.54、2.33、4.55和0.56,研究區(qū)河流河網(wǎng)較為密集,且河流多處于壯年期。在山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分區(qū)內(nèi)的離差系數(shù)分別為0～0.11、0～0.19、0～0.14和0～0.6,上述參數(shù)在各分區(qū)內(nèi)部的一致性較好。(4)分析了小流域內(nèi)部高程、匯流路徑長度以及集水面積間的關(guān)系,探索了小流域內(nèi)部的匯流分層分布規(guī)律,提出了不均勻系數(shù)、加權(quán)平均坡度等改進(jìn)參數(shù)以反映小流域內(nèi)部匯流路徑分布的非均質(zhì)性。以48萬個(gè)小流域?yàn)檠芯繀^(qū),80%的小流域不均勻系數(shù)大于1,大多數(shù)小流域匯流質(zhì)心偏向于上游,77.8%的小流域加權(quán)平均坡度小于平均坡度,大多數(shù)小流域上游坡度針整體上大于下游。(5)分析了小流域分布式匯流單位線特征值與小流域特征參數(shù)間的相關(guān)關(guān)系,構(gòu)建了小流域特征參數(shù)與單位線特征值的非線性經(jīng)驗(yàn)擬合公式,基于最小二乘法確定了典型小流域單位線特征值的最優(yōu)經(jīng)驗(yàn)擬合公式型,洪峰流量為Qm=kFLmJS',匯流時(shí)間為T=k(CLm)J,峰現(xiàn)時(shí)間為Tm=kLmL平均J'。
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV87;X43;P208
【圖文】：

所選河流多分布于山丘區(qū)。所選河流的河長最長為１２２５．１ｋｍ，最短為３２．６ｋｍ，覆蓋我逡逑國河網(wǎng)相對(duì)密集的區(qū)域，其中河網(wǎng)發(fā)育良好的東南部地區(qū)選取水系較多，占比７５％，研逡逑究區(qū)河流空間分布如圖２－３所示，河流概況如表２－３所示。逡逑１０逡逑

區(qū)；小流域改進(jìn)參數(shù)分析、單位線特征值經(jīng)驗(yàn)公式擬合時(shí)，研究區(qū)采用４個(gè)典型流域，逡逑典型流域包括伏牛山區(qū)伊河流域、長白山山區(qū)辰清河流域、川西山區(qū)岷江流域、唐古拉逡逑山山區(qū)貢曲流域，其空間位置見圖２－３。逡逑１２逡逑

邐１邋ｔ逡逑圖２－２水文模型集群逡逑２．邋２．邋４研究區(qū)域逡逑本研究中，小流域特征參數(shù)分布分析的研究區(qū)域采用山丘區(qū)小流域信息提取成果，逡逑涉及近４８萬個(gè)小流域、１２９個(gè)山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分區(qū)；河流地貌水文特征分析的研究區(qū)逡逑域采用山丘區(qū)河流信息提取成果，涉及３０３０條中小河流、１１０個(gè)山洪預(yù)報(bào)預(yù)警一級(jí)分逡逑區(qū)；小流域改進(jìn)參數(shù)分析、單位線特征值經(jīng)驗(yàn)公式擬合時(shí)，研究區(qū)采用４個(gè)典型流域，逡逑典型流域包括伏牛山區(qū)伊河流域、長白山山區(qū)辰清河流域、川西山區(qū)岷江流域、唐古拉逡逑山山區(qū)貢曲流域，其空間位置見圖２－３。逡逑１２逡逑

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