【摘要】：設(shè)計(jì)洪水研究一直以來(lái)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(jì)洪水計(jì)算對(duì)于平衡工程建設(shè)安全和降低項(xiàng)目投資具有重要意義。特別是在我國(guó)半干旱黃土溝壑區(qū),資料的匱乏、人類活動(dòng)的加劇使得該類區(qū)域的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算存在很多不確定因素,此外傳統(tǒng)設(shè)計(jì)洪水計(jì)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(lái)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(jì)算,一方面檢驗(yàn)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(jì)洪水計(jì)算方法的不足;另一方面研究徑流洪峰流量對(duì)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(jì)算方法的適用性,產(chǎn)流計(jì)算模塊選擇初損穩(wěn)滲法;直接徑流計(jì)算模塊選擇運(yùn)動(dòng)波法;河道洪水匯流計(jì)算模塊選擇馬斯京根康吉法;降雨計(jì)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(wú)資料地區(qū)。(2)頻率暴雨法自帶的折減系數(shù)是由美國(guó)國(guó)家氣象局根據(jù)長(zhǎng)期氣象數(shù)據(jù)觀測(cè),并結(jié)合美國(guó)不同流域面積對(duì)應(yīng)不同小時(shí)的平均點(diǎn)、面降雨量推導(dǎo)而來(lái),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(duì)1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、24小時(shí)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(lái)的誤差。(3)通過(guò)對(duì)比分析在不考慮流域下墊面情況下模型與瞬時(shí)單位線法和推理公式法計(jì)算的結(jié)果,得到:HEC—HMS水文模型計(jì)算的不同設(shè)計(jì)頻率(P=1%、2%、5%、10%、20%)結(jié)果與瞬時(shí)單位線法的相對(duì)誤差分別為:1.0%、6.7%、11.4%、15.0%、6.8%;與推理公式法的相對(duì)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(duì)誤差均小于20%且平均相對(duì)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(jì)算的設(shè)計(jì)洪水結(jié)果是可靠的,也說(shuō)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(jì)算的不同設(shè)計(jì)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(zhǎng)趨勢(shì),這表明小流域徑流洪峰流量對(duì)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(jì)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(duì)于區(qū)域防洪規(guī)劃和檢驗(yàn)當(dāng)前已建工程是否存在風(fēng)險(xiǎn)具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(jí)支流，區(qū)內(nèi)降水相對(duì)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(chǎng)堡附近，從下游到上游依次經(jīng)過(guò)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�，南段屬城關(guān)區(qū)管轄，北段屬皋蘭縣管轄，流域面積為105.3km2，主溝道長(zhǎng)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(kāi)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?yàn)檠芯繀^(qū)，流域面積為 104.5km2，主溝道長(zhǎng) 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(jì)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(kù)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(jì)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(shì)來(lái)看，降小的減小趨勢(shì)。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(shì)（高建榮，2014）

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本文編號(hào)：2771194