本文以河北工程大學(xué)降雨—徑流—灌排試驗場為依托,以各雨量站收集到的邯鄲市多年短歷時強降雨資料為人工模擬降雨依據(jù),在試驗場徑流小區(qū)尺度分析了華北平原典型區(qū)地表徑流和壤中流的產(chǎn)流過程及其發(fā)生規(guī)律,并構(gòu)建產(chǎn)流預(yù)測模型,試驗所得結(jié)論可進一步為流域尺度上華北平原區(qū)水文過程研究提供參考和依據(jù),也是對該地區(qū)流域分布式水文模型產(chǎn)流模塊進行的一次有益嘗試。研究主要結(jié)果如下:(1)研究區(qū)年均降雨量為523.40mm,絕大多數(shù)降雨都發(fā)生在5～10月的汛期,一年中日降雨多為1Omm/d以下。對292場次降雨過程進行分析歸納將研究區(qū)降雨類型大致分為大雨強、短歷時和小雨強、長歷時兩種雨型,且前者發(fā)生概率約為后者3.5倍。(2)依據(jù)邯鄲市多年水文站資料的統(tǒng)計分析結(jié)果,本研究選取0.77mm/min、1.22mm/min、1.56mm/min 和 1.78mm/min 四種典型降雨強度和 53.6min、85.4min和127min三種典型降雨歷時,共12種降雨組合進行人工降雨模擬試驗研究。計算表明12場降雨平均降雨均勻度的為82.4%,通過色斑法對人工模擬降雨的降雨雨滴直徑研究表明,試驗中降雨雨滴大小分布滿足貝斯特雨滴大小分布函數(shù),式中a = 3.15I0.147 n = 3.27I-0.134。(3)通過人工模擬降雨獲取的實測數(shù)據(jù)建立一套符合華北平原區(qū)的P+Wa～R降雨徑流經(jīng)驗圖。并通過回歸方程建立徑流系數(shù)(α)與降雨量(P)、雨強(i)和降雨前期土壤含水量(Wa)的經(jīng)驗關(guān)系式如下:α = 0.006P + 0.180i+ 2.666Wa-0.950(n=12,R2 = 0.91)(4)通過對人工模擬降雨的實測數(shù)據(jù)計算得出共有4場降雨達到土壤穩(wěn)定下滲率,雖然不同場次初始下滲率不同,但土壤的穩(wěn)定下滲率都趨近于約0.10mm/min左右。(5)可以將華北平原區(qū)退水常數(shù)k分為兩類,即將河道徑流和地表徑流歸納為一類,k值范圍為0.77～0.89,平均k值為0.85;各層壤中流歸納為一類,k值范圍為0.92～0.98,平均k值為0.95。(6)通過采用Horton入滲模型來描述表層土壤入滲過程和水箱模型描述地下徑流過程,經(jīng)過實測數(shù)據(jù)驗證,整體擬合效果較好�？蔀槿A北平原區(qū)水文過程研究提供參考和依據(jù)。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P333.1
【部分圖文】：

中包氣帶的巖土結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)情況下并非均質(zhì)。魏普基（R.E.W在美國俄亥俄州東部森林中的山坡徑流場所觀測的資料進行上最早發(fā)現(xiàn)壤中水徑流的學(xué)者之一[5]。壤中水徑流產(chǎn)生的物理包氣帶必須存在相對不透水層，并且上層土壤的質(zhì)地比下層粗含水量達到田間持水量。隨后人們又發(fā)現(xiàn)在地表土壤下滲容量可有地表徑流的產(chǎn)生。這是經(jīng)典 Horton 產(chǎn)流理論不能解釋的， 年代被鄧恩（Dunne）等人通過大量實驗和觀測所證實[6]。這提出的超滲機制，還存在飽和機制。飽和地面徑流產(chǎn)生的物理存在相對不透水層，且上層土壤的下滲容量遠遠強于下層土壤上層的土壤含水量達到飽和含水量。由上述分析可以看出無論產(chǎn)生，都是由于相對不透水層的存在，這就是所謂的界面產(chǎn)流情況異常復(fù)雜，即使針對特定的下墊面，由于降雨歷時、降雨初始含水量的不同，產(chǎn)生的徑流成分也多種多樣。因此，鄧恩（出了一個圖（見圖 1-1）可以較好的闡述產(chǎn)流機制隨包氣帶特互轉(zhuǎn)化的情況[8]。

表 2-1 試驗小區(qū)的基本情況Characteristics of the experimenta向 植被向南農(nóng)耕地，土壤表面雜草50%左右.草高一般小脆弱,屬幼距離安置降雨行車 5 架，水泵 5 個，用來為每架降降雨參數(shù)的設(shè)置(如降雨強度降雨。每架降雨行車下在東量筒 10 個用來測量人工設(shè)土壤水分監(jiān)測設(shè)備 29 根、160cm、190cm、250cm 和

圖 2-2 河北工程大學(xué)降雨徑流試驗場概況全景圖Fig.2-2 A panoramic view of rainfall runoff plot of Hebei University of Engineering2.2.2 氣象因子的觀測為準確的觀測徑流小區(qū)附近的氣象情況，在降雨徑流試驗場旁架設(shè)小型氣象站用以采集試驗小區(qū)近地面 2m 氣溫、相對濕度、風(fēng)速等，采集頻率為 15min/次。試驗小區(qū)自 2017 年 1 月到 10 月氣溫、相對濕度、風(fēng)速變化折線圖見下圖 2-3（每天的平均氣溫、相對濕度、風(fēng)速的計算方法為全天 96 次信息采集的均值）。
【參考文獻】

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本文編號：2855917