柘林水库中小洪水预报的计算方法.docx

柘林水库中小洪水预报的计算方法专利名称：柘林水库中小洪水预报的计算方法技术领域：本发明涉及柘林水库中小洪水预报的计算方法，属水利防洪预报技术领域背景技术：柘林水利枢纽工程位于赣西北修水干流中游修水是鄱阳湖水系五大河流之一，发源于湘鄂边境幕阜山脉的黄龙山，自西向东流经修水、武宁、永修等县于吴城注入鄱阳湖全流域面积14700平方公里，柘林枢纽控制9340平方公里，占全流域的63. 5%，干流总长304 公里修水流域属亚洲东南季风区，为江西五大暴雨中心之一，多年平均年降水量1615 毫米，其中一半降水集中在4 6月，暴雨大多发生在5 7月间，以6月发生次数最多 流域内植被茂盛、表土疏松，属湿润地区抱子石以上为上游山区，水流湍急，河道平均坡降I.05%河面宽50 100米；抱子石至柘林为中游丘陵区，有三都、武宁两盆地，河道平均坡降O. 42%水面由150米扩至300 400米；柘林以下为下游，河道渐入冲积平原，水势平缓、平均坡降仅O. 12%修水总落差676米，年均径流量108. I亿立方米，水能蕴藏量67. 42 万千瓦流域植被良好，河流含沙量小，年均输沙量仅153万吨流域属中亚热带湿润季风气候区,植被丰富，以杉及马尾松为主,并多毛竹。

有樟、楠、梓、柏和黄檀等珍贵树种森林覆盖面积高于全省水平全流域已建成大、中、小型水库和塘坝2万多座，防洪圩堤572公里，及大量引水、提水工程，有效灌溉面积达10. 9万公顷，旱涝保收面积9. 08万公顷，分别占流域内总耕地面积的68%和57%枢纽是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖等综合效益的水利工程枢纽主要建筑物有主坝、付坝两座、溢洪道两座、泄洪洞、发电引水系统及厂房、灌溉取水建筑物、通航建筑物等水库于1972年I月开始蓄水，同年8月第一台机组发电，1975年6月四台机组全部投产柘林水库正常高水位为65. O米，汛期限制水位64. O米，死水位50. O米， 极限死水位47. O米,设计洪水位70. 13米,最高洪水73. 01米，水库总库容79. 2亿立方米 (是我国目前已建土石坝水库中库容最大的一座水库)，其中兴利库容34. 47亿立方米，防洪库容32. 00亿立方米，死库容15. 7亿立方米，库容系数42. 7%，径流利用系数93. 4%，为多年调节水库柘林水库流域内人类活动影响较大，建有大段、东津、盘溪等众多水库、塘坝，库容在百万立方米以上的水库达60多个，控制的流域面积在2700平方公里以上，总库容达12 亿立方米之多。

在实时预报作业时，除少数水库(如东津、大段)有可能获得水库出库信息外，大多数水库均难得到水库的运行情况信息，从而给历史洪水过程的模拟及实时洪水预报调度带来了很大的影响，尤其是中小洪水及汛初或久旱后的第一次洪水发明内容本发明的目的是，提供一种适用于柘林水库中小洪水预报的计算算法与模型本发明的技术方案是，把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程；再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程；把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程本发明计算方法主要包括(1)蒸散发计算采用三个土层的模型，其参数为深层蒸散发系数C，蒸散发折算系数K，包气带张力水容量WM，分上层W U M，下层W L M，深层W D M ;土壤湿度W，分上层W U，下层W L，深层WD蒸散发计算公式如下当上层张力水蓄量足够时，上层蒸散发为E U = K X EM 当上层已干，而下层蓄量足够时，则E U = WU EL = K X EMXWL/WLM当下层蓄量亦不足，要触及深层时EU = WU ； E L =W L ED = CXKXEM(2)产流量计算按蓄满产流概念，参数为包气带张力水容量WM，张力水蓄水容量曲线的方次B，不透水面积比值I M，MM为流域最大点蓄水容量，所用公式为MM = WM X( I + B ) / (I-IM)A = MM ( I — ( I -W / WM ) 1 7 ( 1+B))当 P —K X E O，则 R=O 否则，当 P —K X E M +A (MM,R = P-K X E M-WM + W + WM X (I — (P —K X EM + A) / MM) 1+B 不然，则 R = P-K E M-WM + W式中 R为产流量(3)分水源计算分三种水源，即地面径流R S、地下径流R G和壤中流R S S。

参数为表层土自由水蓄水容量S M，表层自由水蓄水容量曲线的方次E X，表层自由水蓄水量对地下水的出流系数KG及壤中流的出流系数K S S，所用公式为 MS=(1+EX)XSM AU = MS X ( I - ( I - S / S M ) 1 7 ( 1+EX))FR= ( R- I M P X ( P -K X EM)) / (P-K X EM)RG=S XKGXFR RSS = S XKSS XFR 当 P —K X E OjRS = O 否则，当 P —K X E M +A U〈MS，则R S = ( P-K X EM—SM+S + SMX(1 — (P — KX E M +A U ) / M S ) 1+EX) X F R当 P — K X EM + AU 彡 MS，则 RS= (P-K X EM+ S - S M ) X FR(4)汇流计算地下径流用线性水库模拟，其消退系数为K K G，出流进入河网壤中流的深层自由水也用线性水库模拟，其消退系数为K K S S地面径流的坡地汇流不计，直接进入河网计算公式为Q G ( I ) = Q G ( I-1)X K K G + R G ( I ) X ( I -K K G ) X U Q I (I)=QI (I-1)XKKSS + RSS (I)X(I-KKSS)XU其中U为单位转换系数，单元面积的河网汇流用单位线法进行计算。

本发明的有益效果是，本发明柘林水库中小洪水预报的计算方法在中小洪水预报中计算简便，预报准确本发明适用于中小水库洪水预报计算具体实施例方式本发明实施例在柘林水库中小洪水预报计算中具体实施柘林水库模型是分散型结构，它把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程模型输入为实测雨量P，实测水面蒸发E M ;输出为流域出口流量Q，流域蒸散发 E模型结构及计算方法可分为以下四大部分I)蒸散发计算用三个土层的模型，其参数为深层蒸散发系数C，蒸散发折算系数K，包气带张力水容量WM，分上层WU M，下层WL M，深层W DM土壤湿度W，分上层W U，下层WL，深层WD公式如下当上层张力水蓄量足够时，上层蒸散发为EU = K X EM当上层已干，而下层蓄量足够时，则EU = WUEL = K X EMXWL/WLM当下层蓄量亦不足，要触及深层时EU = WU E L=WLED = CXKXEm2)产流量计算按蓄满产流概念，参数为包气带张力水容量WM，张力水蓄水容量曲线的方次B，不透水面积比值I M，所用公式为MM = WM X( I + B ) / (I-IM)A = MM ( I — ( I -W / WM ) 1 7 ( 1+B))当 P —K X E O，则 R=O 否则，当 P —K X E M +A (MM,R = P-K X E M-WM + W + WM X (I — (P —K X EM + A) / MM) 1+B 不然，则 R = P-K E M-WM + W式中R为产流量；M M为流域最大点蓄水容量。

3)分水源计算分三种水源，即地面径流R S、地下径流R G和壤中流R S S参数为表层土自由水蓄水容量S M，表层自由水蓄水容量曲线的方次E X，表层自由水蓄水量对地下水的出流系数K G及壤中流的出流系数K S S，所用公式为MS= ( I + E X )X SMAU = MS X ( I - ( I - S / S M ) 1 7 ( 1+EX))FR= ( R- I M P X ( P -K X EM)) / (P-K X EM)RG=S XKGXFR RSS = S XKSS XFR 当 P —K X E OjRS = O 否则，当 P —K X E M +A U〈MS，则R S = ( P-K X EM—SM+S + SMX(1 — (P — KX E M +A U ) / M S ) 1+EX) X F R当 P — K X EM + AU 彡 MS，则 RS= (P-K X EM+ S - S M ) X FR4)汇流计算地下径流用线性水库模拟，其消退系数为K K G，出流进入河网壤中流的深层自由水也用线性水库模拟，其消退系数为K K S S地面径流的坡地汇流不计，直接进入河网。

计算公式为Q G ( I ) = Q G ( I-1)X K K G + R G ( I ) X ( I -K K G ) X U Q I (I)=QI (I-1)XKKSS + RSS (I)X(I-KKSS)XU其中U为单位转换系数单元面积的河网汇流用单位线法进行计算模型参数的性质与约值I) B为张力水蓄水容量曲线的方次，反映流域面上蓄水容量分布的不均匀性一般情况下与面积有关，对小于五平方公里的流域取O. I,几百至一千平方公里时取O. 2 O. 3，几千平方公里时取O. 4左右2) C为深层蒸散发系数，决定于深根值物的覆盖面积，在南方多林地区可达O.18，而对北方半湿润地区约为O. 083) E X为产流面积上自由水蓄水容量曲线方程的指数它决定于表层自由水蓄水条件的不均匀分布，一般在I I. 5左右4) I M P为流域面上不透水面积占全流域面积的百分数在天然流域此值很小， 约为O. 01 O. 02，城镇地区则可能很大5) K为蒸散发能力折算系数，一般取O. 5 I6) WM = WUM + WLM + WDM上、中、下三层土壤蓄水容量也就是流域张力水最大缺水量，表示流域的干旱程度。

WM在我国南方约为100毫米，北方半湿润地区约为170毫米W U M包括植物截留，在缺林地可取5毫米，多林地可取20毫米W L M常取60 90毫米7) S M为自由水库蓄水容量，本参数受降雨资料时段均化的影响，当用日为时段长时，在土层很薄的山区，其值为10毫米或更小一些在土深林茂的透水性能很强的流域， 其值可达50毫米或更大一些，一般流域在10 20毫米之间当所取时段长减小时，该参数应加大这个参数对地面径流的多少起决定性作用8) K G为自由水中地下水的出流系数9) K S S为自由水壤中流的出流系数KG和K S S这两个出流系数是并联的，其和(KG + K S S)代表自由水出流的快慢对于一个流域，它们都是常数1000平方公里左右的流域，从雨止到壤中流止的时间，一般为3天左右，相当于K G + K S S = O. 7;如果退水历时为2天，则K G +K S S =O.810) K K G为壤中流消退系数如无深层壤中流，K K G趋于O;当壤中流很丰富时，K K G趋于O. 9，相当于汇流时间为10天11) KKS S为地下水消退系数如以日为时段长，此值一般为当于汇流时间为50 500天。

O. 98 O. 988，相 权利要求1.一种柘林水库中小洪水预报的计算方法，其特征在于，所述方法把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程；再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程；把。