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《华中农业大学》 2010年
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基于单元流域的黄土丘陵沟壑区岔巴沟流域次暴雨产沙经验模型研究

崔普伟  
【摘要】: 黄土丘陵沟壑区具有极高的土壤侵蚀强度,该地区是黄河泥沙的主要来源,是黄土高原水土流失最严重的地区。有关该地区的产流产沙模型比较丰富,但是在产流产沙因子指标的研究上仍是个尚未完全解决的问题。泥沙输移比模型的研究是揭示黄河泥沙输移状况的重要手段,目前我国泥沙输移比的研究还处于探索性阶段,距离实际应用还有较长一段路。鉴于此,论文以位于陕北黄土丘陵沟壑区的子洲岔巴沟径流实验站观测资料为基础,以蛇家沟和团山沟为研究对象,开展了次暴雨产流与降雨、土壤含水量、植被覆盖、地形地貌的作用关系研究,次暴雨产沙与径流深、洪峰流量的关系研究,以及泥沙输移比与降雨、径流、含沙量、河道泥沙因子作用关系研究,建立了一个完整的蛇家沟次暴雨侵蚀产沙模型理论框架,最后还探讨了岔巴沟侵蚀产沙模型计算方法。具体得到如下一些结论: (1)对于无水保措施的单元流域(流域面积1km2),影响次暴雨产流的主要因子是降雨、前期影响雨量,植被覆盖和地形地貌对产流的影响不明显。降雨指标中,次降雨量和10分钟雨强乘积的复合因子与径流深相关性最高,10分钟雨强与径流系数的相关性最强,复合因子和10分钟雨强是最优的降雨指标。前期降雨指标中,前期第11~15天影响雨量与产流的相关性最好,且差异性不明显,前11天影响雨量即可满足产流建模要求。由此构建的单元流域次暴雨产流模型具有较好的模拟精度和推广应用价值。岔巴沟单元流域侵蚀性降雨雨量标准为12mm,可以把这个作为模型的输入条件,减少模拟计算量。 (2)对次洪含沙量的影响因素研究发现,次洪洪峰流量和次洪最大含沙量是其重要的影响因子。根据次洪输沙量的定义,可知径流深与流域产沙成正比关系,研究选取径流深、洪峰流量和径流深、最大含沙量,经检验、验证及与其产沙模型的比较说明,论文构建的两个流域产沙模型具有很好的模拟。次暴雨产沙模型的研究中发现,受高含沙水流的影响,对于不同产沙水平的洪水事件,流量-含沙量间的相互作用关系发生了很大的变化,对产沙模数小于300t/km2次暴雨事件,流量的对数函数拟合效果明显优于幂函数拟合;对产沙模数大于1000t/km2次暴雨事件,流量的幂函数拟合效果好于对数函数拟合。 (3)蛇家沟多年平均泥沙输移比小于1,次暴雨泥沙输移比变化范围在0.483~1.111。泥沙输移比模型最重要因子是最大水流含沙量,其次是径流系数、泥沙存储天数(相邻两次洪水事件间的时间)、降雨历时,且泥沙存储天数指标对次暴雨泥沙输移比的作用大于降雨量、降雨历时、平均雨强。由此构建的模型具有很好的实用性。 (4)比较研究了岔巴沟侵蚀产沙计算的嵌套外推模型法和降雨-产流-产沙法,表明嵌套外推法是较好的一种计算方法,并且通过参数的灵敏度分析和因子贡献性分析,检验了嵌套模型的各模拟因子的重要性。其次阐述了岔巴沟流域的半分布式侵蚀产沙理论模型。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S157

【引证文献】
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