坡地径流入渗机制对水文模拟的影响分析.pdfVIP

第20卷第4期 水科学进展 v01．20．No．4 2009年7月 ADVANCES田NWATERSCⅢNCE Jd．，2009 坡地径流入渗机制对水文模拟的影响分析 刘金涛，梁忠民 (河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029) 摘要：建立了适用于栅格单元系统的基于运动波理论的降尺度新安江模型(KWXAJ)。在栅格单元中采用新安江模型 计算产流，运动波模型进行坡面汇流演算。模型中，为考虑上游坡地单元入流的径流入渗(run-on)效应，在进行坡 地产流计算时，降雨及上游坡面流及壤中出流被同时作为来水输入新安江模型。在运动波模型中。糙率系数依据土 地利用方式及洪水量级确定。选取淮河史灌河流域黄泥庄以上集水区域，作为研究区域。用流域历史上的13次洪 水过程来率定和验证此模型。研究表明，mn-orl机制对流域产汇流预测有重要影响．其显著影响流域内土壤蓄水量 时空分布，进而改变产汇流机制。数据分析还显示，不考虑run-on机制将导致模拟洪峰滞后。 关键词：数字河网水系；运动波；径流人渗；新安江模型 中图分类号：TVl21．2文献标识码：A 文章编号：1001．679l(2009)04-0467-06 念上与run—off刚好相反【lJ，run．∞现象是伴随着坡面径流的出现而产生的。尽管舢．∞效应对于流域产流机制 run．Oll效应，Woolhiser等【4j进一步发展了此项研究。Corradini等【15J的研究也表明，衄．∞效应对于坡面Horton 超渗产流具有重要作用，其对地表径流过程线中起涨和降落两个阶段都有降低作用。目前的研究多集中于坡面 满产流为主的地区，相关研究的报道较少。 在中国的湿润半湿润地区，产流以蓄满产流为主，基于此理论建立的新安江模型【6]被广泛应用。传统的新 安江模型将流域划分为若干个有限的子单元或流域，各单元中分别进行产汇流计算并演算至子单元或流域出 口，受模型空间分辨率的影响，其不能在模型中考虑lull．on效应。近年来，基于数字河网水系，栅格单元型新 安江模型得以建立，传统的新安江模型被改进[7剖。就新安江模型而言，尽管数字水系提取技术的引入促进其 改进，但栅格单元型新安江模型仍需解决诸多问题，例如在目前的栅格型新安江模型中，一般单元内分别进行 产流计算，汇流则没有考虑上游单元来水的人渗问题。 本文的主要目标是基于数字河网水系，建立考虑ruff—oil效应的栅格单元型新安江模型。在栅格单元内，分 别采用新安江模型及运动波方法进行产汇流计算，产流计算中来水量包括单元降雨及上游单元的来水。本研究 还对所建立的模型与不考虑run—on效应的模型的预测结果进行了对比分析。此模型被应用于位于大别山区的淮 河史灌河流域黄泥庄以上集水区域。 1 考虑run．on效应的新安江模型 来提取，该软件采用D．8算法确定栅格流向，可以自动提取坡度、水流方向、汇水面积及水流方向等水系信息 并进行可视化。这里认为新安江模型计算的地表径流深为具有水力学意义的水深，并构建考虑run．on效应的新 收稿日期：2008—07-04 研基金资助项目(20070294018) 作者简介：刘金涛(1977一)，男，河北唐山人，助理研究员，博士，主要从事水文土壤学及流域水文模拟方面的研究。 F-mail：jtliu@hhu．edu．en 水科学进展 第20卷 …。……。…·越亍彳……蒸黥‰ )代表土壤畜水谷重凹或。田图甲口J 一 知，坡地来水包括降雨P、上游单元地表人流q啪(其对应 巩4 的径流深为ho)及壤中人流≥：_，坡地水量损失为蒸发 E，经新安江模型计算得出坡面地表径流深h