基于漳江流域的精细化降雨径流水文模型及其应用研究
2018-08-04李长江
李长江
（贵州省水利科学研究院，贵州 贵阳 550000）
降雨径流量水文模型的产生和发展，经历了一定的历史演变过程，从最初仅限于数学和物理学科的方程解析的模型建立方式发展到水文概化联合数学物理方程解析的方式。模型的建立是通过对数据信息进行收集整理，再利用数学或物理公式计算得出数据，作为模型构建的基础依据。这种基于模型的径流量等水文信息转化和总结，更具有科学性和规范性，在洪水预报中可发挥重要的作用。
1 漳江流域概况及气象基本信息
1.1 流域概况
漳江地区隶属于珠江流域，从水系的角度来分，其汇入的是柳江水系，在水系的上游源头处，又分支出水昔河和水便河两股分支。漳江流域整体的积水面积达到了1498.5 km2，干流部分全长达到了100.6 km，水域落差总长度为1103 m。整体河流呈东北西南走向，为扇形。漳江流域处于贵州高原逐步向广西丘陵过渡的斜坡区域上，隶属于低丘陵缓坡地貌，途经月亮山，地势由北向南逐步降低。此流域途经的区域地理环境复杂，土壤类型红壤、黄壤以及红色石灰土为主。
1.2 气象信息概况
洪水的爆发与当地的气候类型及降水特征有直接的关系，因此，在构建水文模型之前，需要对本地区的气候特征和降水特点进行分析和总结。漳江流域的气候类型为中亚热带季风湿润气候，四季特点是冬暖夏热、雨水丰沛。降水量的年际变化不明显，但年内各个时期的分布不均匀。汛期自每年的4月开始持续至10月，是全年降水量最集中的时间段，总体降水量可占到全年降水量的88%。流域内主要的防洪工作由三荔水库承担，但主要的气象资料来自荔波县气象站。漳江流域10年内的降雨量统计数据，见表1，荔波气象站地面气象要素统计见表2。
2 精细化降雨径流水文模型
2.1 模型结构分析
精细化模型（Grdi-XAJ-SATIN）是在一种网格型的新安江模型的基础上构建起来的模型，其优化的部分是，引入水流的蓄满和超渗，通过空间组合而成的分布式水文模型。其数据机选的单元以网格为依据，将每个单一的DEM网格作为一个独立的单元参与计算，在计算出各个网格的相关数据后，再对数据信息进行识别[1]。需要计算的相关数据包括植被冠层截留量、河道降水量以及蒸发量。另外，位于不同区域的网格需要采用不同的计算方式进行数据统计，即对于处在蓄满产流区的网格，采用玉满产流的计算模式进行计算，而超渗产流区的计算模式也同理对应。在分别计算出产流数据后，在结合流域内的汇流区域的具体情况进行进一步演算，在这个模型的计算中，同时兼顾考虑到了网格之间的水流交换和河道排水网络的影响因素。
表1 漳江流域近10年降雨量数据统计
表2 荔波气象站地面气象要素统计表
2.2 模型应用指标与原理
蓄满产流与超渗产流的分布主要取决于应用区域的降水特征、土地湿度特点以及下垫面的特点[2]。其中，降水量和土地由于其产成因素的不确定性，以及单次的降雨和洪水的爆发情况都有所不同而成为动态性的特征，下垫面的特征则属于静态特征。在这些特征中，有可按照不同的分类角度分成植被、地形、地质等特征。在众多的特征中，普遍认为以地形特征的影响最为显著。地形的坡脚角度、坡的走向、平面曲率、汇水面积等都会对降水量造成影响，如降水量下渗不畅，则容易产生超渗径流[3]。在地形较为平缓的区域，由于降水的快速下渗而产生蓄满径流。
3 精细化降雨径流水文模型的应用
3.1 技术要点分析
结合地区降水及气候地形特征应用模型，可以看出，降水、地形及气候特点是影响模型应用的主要因素。因此，在应用水文模型时，应当注意将以上几项指标的具体数据准确统计后再对应地录入到水文模型的各个网格区域中进行计算[4]。为了保证数据收集和录入的精确性，模型应用时应当安排专业的气象统计人员进行数据的收集和统计。另外，由于此水文模型是依托于信息技术系统来分析和运行的，故在应用模型时还应当注意聘请专业的操作分析人员对数据录入和分析工作进行监督和操作。
3.2 应用分析
由于精细化降雨径流水文模型的网格数据具体到了蓄满产流和超渗产流两方面的具体数据，且计算时以单个的网格为单元，因此，数据计算的精确程度得到了有效的保证。另外，网格使得水文模型，从动态和静态两个方面进行数据的检测，使得监测数据的全面性得到了保证。在模型的参数指标中，关于降水径流量的统一又专业的指标，可以实现对降雨径流量的精确分析，提高洪水灾害的实时预报能力，对洪水预报工作具有非常重要的实际意义。
4 结束语
网格式的精细化降雨径流量水文模型是一种更精确的洪水预报模型。在实际应用的过程中，其模型构建需要将降水、气象、地理环境等各方面的详细资料通过网格式的精细化数据进行收集和统计，概括为一种结合数学与水文的模型，达到洪水预报精确性提升的目的。在进行模型建立的同时，需注重相关的资料统计和模型分析人员的技术能力，结合当地的水文情况，可以实现对降雨径流量的精确分析，提高洪水灾害的实时预报能力。精细化降雨径流水文模型的建立和应用对降雨径流等水文预报意义重大。
