利用SCS产流模型模拟广东无资料小型流域月径流过程

利用SCS产流模型模拟广东无资料小型流域月径流过程
利用SCS产流模型模拟广东无资料小型流域月径流过程
【摘要】：小流域水利工程常遇到缺乏实测水文数据难题，以无径流资料的广东小金河流域为研究对象，结合降雨资料、土壤类型和土地覆被等数据，利用SCS 模型模拟月径流过程，模拟的年径流系数为0.64 ，月径流过程符合实际情况。

【关键词】：无资料地区；径流模拟；SCS模型
【引言】：小型河流一般都不设水文站，缺少实测水文资料，小流域水利工程水文分析计算时常缺少实测流量，需进行径流量模拟计算以满足工程建设水文数据需求。

笔者结合降雨资料、土壤类型和土地覆被等数据，利用SCS产流模型生成流域的径流过程，以期为计算无资料流域径流提供参考。

1 、SCS产流模型简介
SCS产流模型是美国农业部水土保持局于1954年研发适用于小流域的产流水文模型，被应用于小流域的防洪及无资料流域的多种水文问题【1】。

式中CN为SCS模型中关于降雨―径流关系的一个无量纲参数，反映流域前期土壤湿润度、土壤类型和土地利用等综合特性。

SCS模型根据降雨前5d雨量把前期土壤湿润程度分为3级，分别代表干、平均、湿润三种状态，不同湿润状况的CN值可相互转换。

AMCⅡ情况下的CN值可根据流域特征通过查找NRCS-TP 55 手册获得【2】。

在AMCⅡ或AMCⅡ情况下，可根据下式换算成相应的CN值：
根据USDA土壤分类在SCS模型中可以将土壤分为的A类、B类、C类、D类四类。

2 、径流模拟计算与分析
2.1 研究流域概况
小金河流域位于罗浮山南部，属南亚热带湿润季风气候，年平均降水量2357mm，流域面积33km2，流域土壤以赤红壤和山地黄壤为主，流域出口不设水文站点。

2.2 数据资料说明
降雨资料采用小金河流域1980-2021年实测月平均降雨序列；土壤数据采用联合国粮食及农业组织提供的分辨率为1km的全球数字土壤图像；土地覆被数据采用美国地质调查局提供的标准IGBP图像，分辨率为1km。

2.3 模型参数确定
根据小金河流域多年降水特性，确定研究区域前期土壤湿润程度为平均情况。

利用ArcGIS10.0 对原始土壤图像进行处理，提取出土壤矢量文件，小金河流域内仅有编号为4263的一种FAO土壤，转换成USDA土壤类型为粘土，属于SCS模型中的D类土壤。

利用美国地质调查局提供的标准IGBP土地覆被图像，在ArcGIS10.0 软件下分析小金河流域土地利用状况，该流域的土地覆被类型主要是草地、作物地、混合的自然植被和水体，面积权重分别为2.2%、78.4%、3.2%和16.2%，通过CN值表得出各类型土地的CN值，采用面积加权法可得流域的平均CN值为80.5。

2.4 结果与分析
根据降雨资料和计算所得的CN参数，利用SCS模型计算得到小金河多年月径流过程，如
表1，年径流总量为1500mm，年径流系数为0.64，王煌等研究说明小金河流域多年平均径流系数约为0.66【3】，两者的相对误差约为3%，由此可知径流模拟精度较高。

由表1可知4-10月为汛期，7月份径流最大；10月-翌年3月为非汛期，11、12月份径流最小，符合广东地区的降雨和月径流过程的自然规律。

结语
本文选取SCS产流模型并结合降雨资料、土壤数据、土地覆被数据对模拟山区小型无资料流域径流过程进行了探索性研究，模拟结果比拟符合实际。

本文的应用结论是在广东一个无资料的小型流域进行研究而得到的结果，可作为模拟类似无资料小流域径流过程的参考，但是否完全符合，还需进一步研究。

【参考文献】：
【1】张美华，王晓燕，秦福来. SCS模型在密云石匣试验小区降雨径流量估算中的应用[J]. 首都师范大学学报. 2004：155-158.
【2】王爱娟，张平仓，丁文峰. 应用SCS模型计算秦巴山区小流域降雨径流[J]. 人民长江. 2021：49-50.
【3】王煌，周买春，李思颖，等. 基于水文模拟计算山区小水电站减脱水河段生态需水量的水文学方法及静水域生态补水机制[J]. 水力发电学报. 2021：29-37.。