【摘要】：設(shè)計洪水研究一直以來在河道工程規(guī)劃與山洪災(zāi)害防治中扮演著重要的角色,合理的設(shè)計洪水計算對于平衡工程建設(shè)安全和降低項目投資具有重要意義。特別是在我國半干旱黃土溝壑區(qū),資料的匱乏、人類活動的加劇使得該類區(qū)域的設(shè)計洪水計算存在很多不確定因素,此外傳統(tǒng)設(shè)計洪水計算方法,大多都忽略了流域下墊面情況,默認(rèn)全流域下滲,這在一定程度上削弱了洪峰流量,給工程規(guī)劃建設(shè)帶來了一些隱患。因此論文以甘肅省半干旱黃土溝壑區(qū)的小流域大砂溝為研究區(qū),制定兩組情景(不考慮流域下墊面和考慮流域下墊面)分別利用HEC—HMS水文模型進(jìn)行模擬計算,一方面檢驗HEC—HMS水文模型在半干旱黃土溝壑區(qū)的適用性,從而解決傳統(tǒng)設(shè)計洪水計算方法的不足;另一方面研究徑流洪峰流量對流域下墊面變化的響應(yīng)。主要成果如下:(1)根據(jù)模型參數(shù)需求和各模塊計算方法的適用性,產(chǎn)流計算模塊選擇初損穩(wěn)滲法;直接徑流計算模塊選擇運(yùn)動波法;河道洪水匯流計算模塊選擇馬斯京根康吉法;降雨計算模塊選擇頻率暴雨法�；谶@些模塊的耦合,HEC—HMS水文模型能夠較好的應(yīng)用在半干旱黃土溝壑無資料地區(qū)。(2)頻率暴雨法自帶的折減系數(shù)是由美國國家氣象局根據(jù)長期氣象數(shù)據(jù)觀測,并結(jié)合美國不同流域面積對應(yīng)不同小時的平均點(diǎn)、面降雨量推導(dǎo)而來,其值和研究區(qū)實(shí)際值存在一定的差距。因此,本次研究針對1小時、3小時、6小時、24小時的點(diǎn)降雨量分別引入0.948,0.888,0.867,0.846進(jìn)行修正,以減小其帶來的誤差。(3)通過對比分析在不考慮流域下墊面情況下模型與瞬時單位線法和推理公式法計算的結(jié)果,得到:HEC—HMS水文模型計算的不同設(shè)計頻率(P=1%、2%、5%、10%、20%)結(jié)果與瞬時單位線法的相對誤差分別為:1.0%、6.7%、11.4%、15.0%、6.8%;與推理公式法的相對誤差分別為16.8%、8.7%、2.8%、2.9%、8.1%。HEC—HMS水文模型與二者的相對誤差均小于20%且平均相對誤差均小于10%,在誤差允許范圍內(nèi)。這表明HEC—HMS水文模型計算的設(shè)計洪水結(jié)果是可靠的,也說明該模型在半干旱黃土溝壑區(qū)具有很好的適用性。(4)考慮流域下墊面條件,引入不同年份不透水區(qū)域面積參數(shù)。結(jié)果表明HEC—HMS水文模型計算的不同設(shè)計頻率結(jié)果比不考慮下墊面的值要大,且隨著流域不透水區(qū)面積的增加,徑流洪峰流量呈增長趨勢,這表明小流域徑流洪峰流量對流域下墊面變化的響應(yīng)比較明顯�？紤]流域下墊面條件的計算成果能夠更加真實(shí)的再現(xiàn)半干旱黃土溝壑地區(qū)小流域的實(shí)際洪水現(xiàn)狀,其成果對于區(qū)域防洪規(guī)劃和檢驗當(dāng)前已建工程是否存在風(fēng)險具有很強(qiáng)的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV122.3
【圖文】：

第三章 研究區(qū)概況與模型前期處理3.1 研究區(qū)概況3.1.1 自然地理大砂溝流域位于甘肅省蘭州市，為黃河一級支流，區(qū)內(nèi)降水相對較少，為半干旱黃土溝壑區(qū)。區(qū)內(nèi)平均高程約為 1700m，流域出口在鹽場堡附近，從下游到上游依次經(jīng)過中鋪?zhàn)�、忠和村、忠和�?zhèn)、平峴村直到溝腦大三溝（任佳佳，2017）。大砂溝流域以中鋪?zhàn)訛榻纾隙螌俪顷P(guān)區(qū)管轄，北段屬皋蘭縣管轄，流域面積為105.3km2，主溝道長度為31.7km，平均縱坡比降為15.1‰，流域平均寬度為3.4km，主溝道寬度在 50~250m 之間，溝底以現(xiàn)代沖溝發(fā)育為主，寬度在 10~50m 不等。由于大砂溝下游受到人為開發(fā)利用的影響，改變了天然溝道的自然流向，因此論文選取大砂溝出山口以上流域為研究區(qū)，流域面積為 104.5km2，主溝道長 29.9km，平均縱坡比降 14.3‰，研究區(qū)地理位置如圖 3-1。

大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于 HEC-HMS 模型的半干旱黃土溝壑區(qū)小流域設(shè)計洪水研主要集中在 6~9 月份，年最大洪水多出現(xiàn)在 7 月份或者 8 月份，該區(qū)段的量約為全年的 75%。在 4~5 月份，降水稀少，溝道內(nèi)鮮有徑流出。根據(jù)蘭站徑流資料可知（圖 3-2），蘭州站控制斷面多年平均流量為 1000m3/s，最量在 1964 年為 446.7 億 m3，最小徑流量在 1969 年為 214.8 億 m3，徑流10 月份較大，約占全年總量的 72%，汛期和枯水期徑流變化明顯，近年黃河上游大中型水庫的調(diào)蓄作用，黃河流量正日趨平穩(wěn)。

學(xué)碩士學(xué)位論文 基于 HEC-HMS 模型的半干旱黃土溝壑區(qū)小流域設(shè)計洪降雨量可以達(dá)到 96.8mm。降水量在年際變化上也較大（圖 3-4），水年的 2 倍，年降水量變率為 20%左右，從多年平均趨勢來看，降小的減小趨勢。研究區(qū)年平均氣溫為 7.2℃，極高氣溫為 37℃，最 23℃，年平均氣溫在年際變化上呈輕微上升趨勢（高建榮，2014）

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本文編號：2771194