基于区域流量历时曲线的东江流域径流过程模拟

Qp% a1 A S
a2
a3
p
1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99
a1
2.2768×10-2 2.5326×10-2 1.4169×10-2 6.5134×10-3 4.0808×10-3 2.6828×10-3 2.2113×10-3 2.6554×10-3 2.8101×10-3 3.6912×10-3 3.2418×10-4 3.1623×10-4 2.5042×10-3
由于受亚热带季风气候的影响，年径流量在年内的变
化较大，流域70%～80%的年降雨量和年径流量集中在每
年5～8月，剩余的时间基本上属于枯水季节。选取其中13
个子流域作为研究对象，流域面积大约为38.1～2079.9。 这些子流域的日平均流量资料的长度为9～45a，
研究流域的分布图
研究流域的空间特征
数优化的目标函数，进一步探讨 FDC 作为优化目标函
数的可靠性和预测精度，为解决无资料地区的径流预 测问题提供一条简洁有效的途径。
研究流域的基本情况
东江发源于江西省寻邬县的桠髻体，干流河长 526km， 石龙以上流域面积35340。该流域地处我国亚热带，气候 温和，多年平均雨量为1750mm，年径流量较为丰沛。
流量历时曲线的定义
流量历时曲线（ FDC）定义为在某个时段内某个流量 与大于等于该流量所对应的时间之间的相关关系，它综合 地描述了某流域的径流从枯水到洪水整个阶段的全部特征。
FDC 有时段的概念，这里用日平均流量来构建 FDC。
构建 FDC 时，首先将每年的日平均流量按照从大到小排
序，然后求出相应位置的各个年份的平均值，即为 FDC
曲线，该方法称为多年平均法，利用该方法构建出来的 FDC更能综合地反映出流域的降雨径流特性。
区域化流量历时曲线的构建
先利用用于“率定”的11个子流域的日平均流量资料分别
构建各自的FDC曲线，用线性插值求出各子流域在指定频率
下的流量值QP%(P= 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 99) 国内外的一些学者对FDC区域化问题已经进行过若干探讨， 主要包括Idaho法、面积指标法及多项式拟合法等。 通过多元线性回归分析得知，在本研究流域中，与流域面 积和流域坡度的相关关系较好，与其它因子的关系不太稳定。
a2
1.0457 1.0248 1.0067 0.9788 0.9571 0.9382 0.9243 0.9130 0.9081 0.8734 0.8621 0.8369 0.7905
a3
0.8653 0.5231 0.6371 0.8333 0.9520 1.0669 1.0850 0.9502 0.8547 0.7486 0.7371 0.7518 0.8696
水文模型至今还难以在实际中应用。大多数模型皆包
含参数，因此将模型参数移置到无资料地区很重要。
水文参数移植的问题
大多采用水文比拟法来移置优化确定的模型参数， 也就是从流域地形特征上定性地进行判断； 井立阳等在三峡区间流域上利用 DEM推求出流域空
间分布，建立了新安江模型的参数与特征值之间的相
关关系，并用6个有资料的子流域进行了检验； 从许多学者的研究中也可以发现，由于很多模型的 参数之间往往存在着自相关性，要想准确地描述模型 参数与流域地形、地貌两者之间的相关关系也并非易 事，所以在实际应用中存在很多困难。
本文的研究途径和研究主要内容
因此，本文避开建立模型参数与流域特征值之间的 相关关系，而以流量历时曲线（ FDC）为工具有效地 解决了东江流域的日径流模拟问题。 主要探讨如何构建 FDC 与流域空间特征之间的相关 关系，以得到区域化 FDC；用 FDC 作为新安江模型参
九州
实测 模拟
流 量 ( m3 / s)
100
10
1 0 20 40 60 频率( % ) 80 100
100
Байду номын сангаас连平
实测 模拟
10
流量( m 3 / s )
1
0.1 0 20 40 60 频率( % ) 80 100
基于FDC的流量过程模拟
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 站名 东坑 红花塔 蓝塘 黎嶂峰 平山 胜前 水背 顺天 桃西 星丰 岳城 九州 连平 资料长度 流域面积 平均高程 河网密度 流域坡度 /a / km2 /m / km. km-2 /o 13 14 45 12 10 25 9 36 12 33 43 44 17 847.7 471.6 1079.5 1340.7 2079.9 667.1 1000.7 1361.0 1310.0 42.0 548.7 387.1 38.1 340.1 186.5 260 474 292.1 498.5 475.9 362.5 441.5 267.6 507.8 289.5 593 5.35 4.67 4.77 4.00 4.77 4.95 3.94 4.00 4.24 13.62 5.35 5.71 8.18 13.53 9.42 9.6 10.13 12.28 11.98 10 9.78 10.73 9.86 12.98 12.1 16.6 用途 率定 率定 率定 率定 率定 率定 率定 率定 率定 率定 率定 验证 验证
基于区域流量历时曲线的
东江流域径流过程模拟
解决无资料地区径流过程模拟的方法
建立只包含具有物理意义的参数的流域水文模型， 该类模型的参数可实测，在无资料地区可以直接应用； 建立包含需要率定的参数的流域水文模型，将该类 模型应用于无资料地区时，需要将有资料地区的模型 参数移置到无资料地区；
由于受多种因素的制约，参数完全具有物理意义的
CE
0.922 0.970 0.983 0.991 0.992 0.990 0.988 0.976 0.965 0.963 0.954 0.939 0.930
10000 1000
模拟流量 (m3/s)
100 10 1 0.1 0.1 1 10 100
3
1000
10000
实测流量 (m /s)
1000