基于无资料地区的洪水计算分析

摘要：无资料地区(UngangedBasins)一般是那些地理信息不完全且无法测量的地域，文中首先从理论上进行了无资料地区水文模型的探讨，提出了区域回归法、建立流域水文模型间的结合，在水文模型在无资料地区的应用中给出了当前相关模型的研究现状，以及无资料地区流域洪水计算过程，进行了简单的模型设计，最后简要了分析了计算过程中存在的不确定性，这一研究对于预测无资料地区的洪水具有一定的意义。

关键词：无资料地区；水文模型；洪水计算

中图分类号： TV122 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

无资料地区(UngangedBasins)一般是那些地理信息不完全且无法测量的地域。这些地区一般没有具体的数据信息，如降水、径流、水质、泥沙、侵蚀率、营养物质等。目前，这些无资料地区已经引起了重视，尤其是对洪水的计算和研究是水文界的主要研究对象。基于这一背景，文中进行了无资料地区洪水计算的分析，这一研究对于预测无资料地区的洪水具有一定的意义。

1 无资料地区水文模型

从世界的记载史可以看出，大多数无资料地区的地理数据信息都是不足的。因此大量的水文地理学家投入到数据的收集中，其中Maitreyat等人是最引人注目的，他们进行模型参数的区域化的研究方法有使用物理模型和使用流域物理特征两种，同时这两种方法并不是万能的，也存在一定的漏洞。通常他们在研究的过程中有三种研究思路，即移置相似流域的水文特征；区域回归法；建立流域水文模型。这三种研究思路可以为无资料地区水文的计算提供帮助，但是还要结合其他的方法才能保证数据的准确性，特别是水文模型中，必须是多种方法并存。

2水文模型在无资料地区的应用

一般要在无资料地区建立流域水文模型必须保证模型参数和流域地理信息的匹配性。例如当科学家要建立SCS模型时，必须将要研究区域的土壤、地形、坡度、植被、土地利用等条件以及人为因素等考虑在内，才能找到适合无资料地区生存的条件，尤其是中小流域。另外，还有一些别的适合无资料地区应用的模型，如Thomthwaite一Mathe:模型、Palme:模型、比利时模型、UBC流域模型、IHACRES模型和SIMHYD模型等。目前，我国也对无资料地区的应用模型进行了研究，加大了其投资力度，例如以单位线原理为基础的集总式概念性降雨一径流模型IHAcREsI，其中流域分布式水文模型是所有的研究模型中应用最广泛的一个模型。流域分布式水文模型，作为一种数学模型，是利用流域面的各种水文参数和数据信息对水文信息进行描述和介绍。它是以GIS瓜S为基础建立起来的。首先根据GIS心TM构建一个数字高程流域水系模型，然后再结合产流模型和汇流模型进行数据信息的测定。流域分布式水文模型是和世界每个角落的遥感数据有关联的，具有详细的水文实验的资料，可以通过各个单元格的水文关联就想模拟测量和检查。这种流域分布式水文模型相对于其他的模型有很大的优势，其一它不是简单的统计模型，而是将其物理性质和作用机理结合起来，可以将流域内部的水文情况显示出来，具有很强的准确性。其二，它是建立在DEM基础之上的，能够获得详细的无资料地区的水文数据信息。胡彩霞，是我国著名的水文科学家。她的研究内容主要侧重于在无数字高程模型的区域应用物理过程的半分布式流域水文模型TOPMODEL进行数据信息的采集，并比较其与新安江模型的优缺点。现在我们所说的水文科学的研究范围是非常广的，不仅仅是简单的水文方面的知识，还包括气候、遥感地理、地球化学、计算机、数学等一些有利于开展水文工作的科目。目前，随着各项技术的完善，即使是无资料地区也可以拥有完整的水文地理信息数据，这就对以后人们的行为提供了信息保障。

3 无资料地区流域洪水计算过程

通常如果有完整的数据资料进行洪水的计算是非常方便的，但是如果资料信息比较少，那么就需要其他的方法进行洪水的计算，如通过流量资料在进行插补展延、通过雨量资料在进行产流汇流的计算等。其中第二种方法是经常使用的，所以我们对这一方法进行详细的介绍：首先要求出设计洪峰的流量，然后在不同的时期设计不同的洪水总量，最后在对洪水的过程线进行设计。但是有的中小型水库，因为控制溢洪道的不是闸门，所以在推求设计洪水的过程中不需要根据时期的不同进行不同洪水总量的测定。

首先进行流域设计洪峰流量计算：

公式：

式中：Qp--------设计洪峰流量；-----设计洪峰径流系数；F----- 集水面积；---固定汇流历时τ的设计面暴雨量；τ-----汇流历时(小时)；L----河流长度（km）；J-----河道平均坡度；X、y---地面汇流系数

又：；；；

式中：Wp、W三p、、-----设计洪量

、、----洪量径流系数

、、一定频率下的面雨量

但是在计算中小型水库的洪水总量时还要按照要求将设计洪水的过程线描述出来。这样在遇到洪水的时候就可以很好的进行防护。通常我们要计算小流域设计洪水过程线，可以采用概化过程线法、综合单位线法和地区经验法等方法，这里我们对概化过程线法进行详细的介绍，该方法是指先从已经掌握的资料中筛选出有用的信息，然后再进行分析和整理，通常表示概化过程线的方式有数学方程式、等腰三角形、实测洪水过程线等，而概化的线型则包括三角形、五角形和综合概化过程线等。这里要介绍以下公式：

计算形状系数公式：

东部

西部：

洪锋最大流量计算公式：

东部

西部：

式中：-------形状系数

----流量（n=6 、 9 、 20…..）

4 计算的不确定性概述

基于资料的欠缺，我们需要对洪水计算的不确定性进行分析，如设计暴雨雨型的不确定性、设计暴雨频率曲线线型的不确定性、设计暴雨洪水中的输入和典型参数的不确定性。

模型结构的不确定性是指各个国家推求设计洪水的方法不同，但是这些方法从本质上是一样的，首先是先推求设计暴雨，再分析和研究净雨的程序，最后是根据流域响应将流量过程线描绘出来。

输入和参数的不确定性是指由于模型输入和参数是不确定的，都是随时变化的。而我们分析输入和参数的不确定是利用蒙特卡罗方法进行的。其程序相对来说是比较简单的，第一步，设计或描绘概率过程，但是这个过程要保证该问题的随机性才能正常进行，如果没有随机性那么一定要化不确定为确定，第二步，构建概率值，保证期望值和所求的答案一致，第三步，按照已经建立的概率模型将编程并计算得到正确的结构信息。

5 小结

随着全球化趋势的加速，整个世界的政治、经济、文化内容逐渐丰富起来，尤其是科学技术也正在朝着多元化的方向发展起来，各个学科相互交叉，相互重叠，每个学科的相关性使得学科内容更加复杂和繁荣起来。特别于水文科学，发展中国家和第三世界的国家的资料信息都是相当匮乏的，没有资料就没有研究的价值，那么采取哪些方法才能保证获得无资料地区更多的资料，并进行洪水的计算和检测以及减少各种不确定因素是期待解决的主要问题。

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