【摘要】：淤地壩在黃河長(zhǎng)治久安中發(fā)揮著重要作用。由于淤地壩的排水流量較小,在短暫的暴雨過(guò)程中,會(huì)有很大一部分水量攔蓄在壩內(nèi),這會(huì)給下游壩系帶來(lái)巨大的威脅。因此,精準(zhǔn)的次洪量預(yù)測(cè)已經(jīng)成為淤地壩安全度汛的重要課題。在半干旱區(qū),次暴雨洪水過(guò)程受多種因素制約。一場(chǎng)暴雨的時(shí)間、降雨量相差較大,時(shí)空分布不均,暴雨中心等也難尋其規(guī)律,呈現(xiàn)出很大的隨機(jī)性;而流域下墊面變化也直接或間接地影響暴雨洪水關(guān)系。因此分析各要素對(duì)次暴雨洪量的影響,可為淤地壩的安全度汛提供科學(xué)依據(jù)。鑒于此,論文以陜北半干旱區(qū)岔巴溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象,開展了次暴雨洪量影響因素的研究,并構(gòu)建了單一預(yù)測(cè)模型和組合預(yù)測(cè)模型理論框架,最后對(duì)模型預(yù)測(cè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),分析了模型的適用性。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)洪水特征量變化趨勢(shì)以及氣候因素影響分析。采用Mann-Kendall秩次相關(guān)法和Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法分析岔巴溝流域汛期降雨量、汛期徑流量、次洪量以及次暴雨量系列的變化趨勢(shì),利用R-S分析其持續(xù)性。(2)影響次洪量的因素識(shí)別。統(tǒng)計(jì)1980-2010年流域內(nèi)降雨特征,包括:次降雨量、最大3小時(shí)雨強(qiáng)、暴雨中心位置以及7d前期影響雨量。結(jié)合中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所提供的土地利用遙感數(shù)據(jù)和DEM圖,提取出流域內(nèi)1986、1995、2000、2008、2013年的土地利用情況及流域的植被覆蓋度等下墊面要素。淤地壩的攔蓄水量是影響次洪量的重要下墊面因素,因此需對(duì)淤地壩還原,從而得到還原后的次洪量。(3)選擇岔巴溝流域內(nèi)二十場(chǎng)洪水進(jìn)行模擬,其中十六場(chǎng)用做率定期、四場(chǎng)洪水用以驗(yàn)證。構(gòu)建多元線性回歸模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以及去趨勢(shì)互相關(guān)分析法三種單一模型,將所選次洪量影響因素作為輸入變量,還原后次洪量作為輸出變量。分析得單一預(yù)測(cè)模型具有良好的預(yù)測(cè)效果;將三種單一模型應(yīng)用定權(quán)重的最優(yōu)加權(quán)組合模型、變權(quán)重的基于誤差平方和倒數(shù)變權(quán)組合模型以及模型內(nèi)部組合的基于MLR-DCCA的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型進(jìn)行組合,組合模型相比于單一模型具有較高的適用性,其中基于MLR-DCCA的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型較單一模型、定權(quán)重以及變權(quán)重組合模型平穩(wěn)性增強(qiáng),提高了預(yù)測(cè)效果,可用于淤地壩系的次暴雨洪量預(yù)測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P338
【圖文】：

研究框架和技術(shù)路線

陜北半干旱區(qū)位于黃河流域中段，降水量少、蒸發(fā)量大，旱地是耕地的主要形式。土壤有 6 種主要類型，分別是黃綿土、黑壚土、褐土等。黃綿土作為陜北半干旱區(qū)分布最為廣泛的土壤，具有多種特點(diǎn)，分別是易于耕作、有深厚的土層、透水性和透氣性較好等，同時(shí)黃綿土還是多種林草和農(nóng)作物生長(zhǎng)必不可少的一種土壤，但黃綿土的這些優(yōu)秀特點(diǎn)也使其容易遭受水流侵蝕。陜北半干旱區(qū)由于水土侵蝕嚴(yán)重，土壤持水能力較弱，因此陡漲陡落是河流的典型特性，降水下來(lái)很快就產(chǎn)流，洪水起漲迅猛，歷時(shí)短且含沙量高，搶測(cè)洪峰流量難度較大，而一旦成災(zāi)后果很嚴(yán)重。岔巴溝是大理河的支流。暴雨歷時(shí)短、雨強(qiáng)大，場(chǎng)次洪水量大，單峰型洪水多是流域內(nèi)暴雨洪水的主要特點(diǎn)，集中于汛期的幾場(chǎng)暴雨占全年降水量的比重較大。因此選取半干旱地區(qū)的岔巴溝流域作為本次研究的典型流域。2.1 地理位置岔巴溝流域界于東經(jīng) 109°47′，北緯 37°31′之間，集水面積 205km2，溝道長(zhǎng) 26.3km，如圖 2-1。岔巴溝是大理河的一條支流，地處于黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)，在無(wú)定河的支流大理河和無(wú)定河流域的西南部相匯。流域出口水文站設(shè)有曹坪水文站，控制面積是 187km2。

研究區(qū)概況 工程概況通過(guò)榆林市水務(wù)局提供的淤地壩信息，可查得研究流域內(nèi)具有 135 座淤地壩，其中型壩，23 座骨干壩。研究流域內(nèi)淤地壩工程數(shù)量較多、分布也比較均勻。在不考僅考慮骨干壩控制流域面積的情況下，研究流域被控制面積達(dá)到該流域總面積的四這些淤地壩工程對(duì)流域下墊面的變化起到非常重要的作用，對(duì)產(chǎn)匯流的影響非常。岔巴溝流域內(nèi)淤地壩分布情況見(jiàn)圖 2-2，控制面積見(jiàn)圖 2-3。

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本文編號(hào)：2766224