汇流计算中的问题与瞬时单位线改进

姜马宁

【摘要】在通过瞬时单位线法对相关流域地面的净雨汇流计算的时候，要先把基本单位变为十毫米的使用单位线，在开展相关汇流的计算工作。在实践中可以直接通过基本单位线的方式对具体的地面净雨汇流进行相关计算，此种形式在实践中具有一定的稳定性与可靠性。【关键词】瞬时单位线；基本单位线；汇流计算在实际的流域地面净雨汇流计算过程中，瞬时单位线法是一种常用方式。在实践中有着较为显著的效果，对此要想全面优化完善汇流计算中存在的各种问题，就要对瞬时单位线法进行改进，进而使其满足实际的需求，保证计算方式的便捷性。对此本文对汇流计算等问题进行探究分析，对瞬时单位线进行优化与改进。1、瞬时单位线1.1瞬时单位线定义在流域上均匀分布的，且其历时近乎为零的单位净雨深在流域出口断面为中形成的地表径流过程线，就是瞬时单位线，其简称为IUH。而瞬时单位线就是传统单位线的重要发展模式，现阶段广泛应用在暴雨洪水计算以及预报等诸多领域中。在流域上单位时间中呈现均匀分布状态的单位净雨量在一般状况之下均取雨深10毫米；其单位历史则可以是特定的时段，具体时间不等，也可以是瞬时，就是在净雨历时在呈现无限小的状态中，相对于谦和单位的线段称之为时段单位线，而相应于后者的则就称之为瞬时单位线。单位线就是基于特定因素的一种基本假定，通过流域的实际降雨以及其对应的出口断面位置中的流量过程资料进行分析获得的。瞬时单位线就是在水文学中的基本的分析工具之一，主要就是在对暴雨过推送流量过程中应用，在水文计算以及预报等领域中广泛应用。输入线性时不变汇流系统的时候，其单位在为矩形入流状态的时候，就意味着系统中产生的输入就是基本单位线，主要就是通过u （△t，t）对这种单位线进行表示。而其存在的单位矩形入流就是在△t的特定时间段中的流量入流实际状况。1.2基本假定在汇流理论中，把流域降雨径流中存在的汇流问题作为线性系统，其中降雨就是模式输入，其径流量产生的过程就表示系统输出，而流域单位线则就是在整个过程中的响应函数。在实践中，必须要满足倍比假定以及叠加假定两种要素。其中倍比假定，就是在单位时段中其净雨深如果不是一个单位，而是多个单位，其形成的流量过程线与单位线的底长是一致的，地面流量过程线的纵标与单位线纵标之间的成比例关系；而叠加假定就是在降雨历时的m 个时段，则不同时段中的净雨形成的流量过程就是相对独立且不受任何影响的，其出口断面位置的流量就是这m 个流量过程的数量之和。而要对这些假定与实际状况差异进行精准的判定，要了解降雨特性对单位线之间的影响，必须要对瞬时单位线进行系统分析。1.3时段单位线时段单位线是在1932年的时候美国L.R.K.谢尔曼提出的一种理论。时段单位线主要就是在降雨时空分布相对较为均匀且净雨历时相对较短，降雨强度相对较大的单独洪水资料对其进行推求计算。如果净雨历时仅仅有一个时间段，但是其分布相对较为均匀，就可以直接的将地面径流过程表现的纵坐标与凈雨量的单位数 n的商就是单位线。如果净雨时段高于两个，就要通过分析法以及试算法进行计算分析。在不同时间段中的单位线可以通过求S- 曲线相互转换，而时段单位线的S-曲线就是指在相同单位线实践中基于时间坐标，每间隔一个单位时间段，将相同时刻的纵坐标进行累积相加获得的累积流量以及时间的关系曲线。1.4基本单位线的具体推求

基本单位线在实践中的推算是利用瞬时单位线开展的。在实践中，瞬时单位线函数中的n与K两个参数，通过利用积分瞬时单位线的方式进行计算，获得S（t）曲线，在利用S（t）曲线减去延迟△t的S（t）曲线，其获得数值之差转换为u （△t，t）的基本单位线，可以通过 u （△t，t）=S（t）一S（t-△t）对其进行表示。

1.5基本单位线的因次在线性时不变汇流系统的时候通过输入矩形入流形式的单位，主要因次就是通过m3 /s对其进行表示。意味着系统中的具体输出就是流量，对此可以通过因次为m3 /s对其进行表示。这一结果在实践中获得了验证，而最为关键的就是在传统的流量中基本单位线是没有因次的，而这种观念是错误的，对此必须要转变这种观念，明确其存在的因次特征。2、汇流计算的改进与优化在对汇流计算进行改进与优化过程中，主要就是在瞬时单位线法对相关流域地面净雨汇流进行计算处理过程中，可以通过基本单位线的方式对汇流进行系统的计算分析，对其进行优化主要就是因为其存在一定的数学关系与物理意义，其具体如下：2.1数学关系现阶段，在实践中应用的主要汇流计算方式就是利用基本单位线基于 对其进行转换，在通过十毫米净雨使用单位线q（△t，t）对其进行表示。而在此公式中，流域面积主要就是通过F对其进行表示，单位为km2；而△t表示时段长，单位为h。

在应用此单位线的时候，可以综合实际的状况以及具体的线性汇流系统之间的倍比形式，对△t时段在具体的实践中，存在的地面净雨量进行表示，其主要就是表示了在每小时毫米的地面径流的实际过程，在实践中可以通过对其进行表示；而将对其进行带入处理，就会获得，此公式主要就是基本单位线汇流计算公式。2.2物理意义综合分析基本单位线存在的水文学意义，可以发现在线性流域汇流系统中，在特定时间中，当持续的输入一个单位的地面净雨强度的时候，其流域出口断面产生的地面径流的整个过程就是基本单位线。其中，一个单位强度就是指一个流量的地面净雨，可以表示为1m3/s，将其用流域平均水深表示为：（mm/s）。如果将其转换为△t时段内的具体地面净雨量则可以将其表示为在特定的时段内中可以通过h表示其地面净雨量，而对h进行换算，通过时段平均流量对其进行表示，则线性流域系统的倍比性质可以通过对其进行表示。（△t，t）可以进行基本单位线的推求计算，这样就会了解地面径流过程，分析于线性汇流系统的叠加性质就可以获得信息数据。2.3举例计算例如，在某流域中其面积为400 km2，计算时段取△t =3 h。则基于瞬时单位线的参数，先进行S曲线的计算，在通过S曲线获得基本单位线，其基本单位线的计算机结果具体如下表。通过对降雨产生的地面净雨分析，基于线性流域回流系统的叠加性对其进行分析，可以推算出断面的蒂对面径流过程。3、探究讨论

通过以上分析可以得知，根据公式Qi（t）=（△t，t），可以利用基本单位线的方式优化以及完善流域汇流计算方式。在实践中其具有较为显著的特征，主要表现如下：3.1直接通过基本单位线进行计算，可以提升计算效率，缩短步骤。通过传统的方式对其进行计算，必须要转换基本单位线以及应用单位线，在操作过程中会导致各种误差问题的出现，而通过公式=（△t，t）进行计算，更为便捷有效，可以提升数据信息的稳定性，进而避免各种误差问题的出现。3.2一条基本单位线可以在不同的流域中应用。在对瞬时单位线函数计算机过程中，其主要就是通过 K、n参数进行处理。利用流域净雨的过程以及径流过程对其进行推算分析。在操作中，如果流域面积不同，而降雨径流特性等特征相似，流域就可以利用基本单位线对其进行汇流计算分析，进而基本单位线转换为十毫米的使用单位线；通过对流域面积等各种因素的系统分析，可以发现在不同的流域中必须要应用自己的单位线。参考文献：[1]范世香，刁艳芳，高雁. 瞬时单位线法进行流域汇流计算的改进[J]. 人民珠江，2014，01：32-34+25. Fan Shi-xiang， Diao An-fang， Gao Yan-.Improvment of instantaneous unit line method for river basin confluence calculation [J] .people ‘s Pearl River Basin 2014n01： 32-34 （in Chinese）.[2]鄒霞，宋星原，袁迪，刘佳明，张素琼. 基于地貌瞬时单位线的缺资料小流域水文预报[J]. 人民黄河，2015，01：11-14+25. Zou Xia， Song Xingyuan， Yuan Di， Liu Jiaming， Zhang Suqiong.Hydrological Prediction of small Watershed based on geomorphological instantaneous Unit Line [J].Peoples Yellow River 2015 01： 11-14 25.[3]高雁，程银才，范世香. 流域汇流瞬时单位线法中因次问题的商榷[J]. 人民黄河，2008，08：30-31+35. [4]庄玮， 郭佳晨， 吴中正，等. 汇流计算中“三线”的关系及瞬时单位线的改进[J]. 农村经济与科技， 2017， 28（6）：265-265.Zhuangwei， Guo Jiachen， Wu Zhongzheng， et al.relationship between “three lines” and improvement of instantaneous unit line in confluence calculation [J] .Rural economy and Science and Technology， 2017，286U： 265-265.