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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种基于分布式时变地貌单位线的山丘区小流域洪水预报方法，步骤：1对流域数字高程模型DEM进行填洼处理；2提取考虑降雨强度和下垫面分布特征的分布式时变地貌单位线；3将分布式时变地貌单位线与新安江模型相结合建立洪水预报模型，选取典型山丘区小流域进行应用，检验分布式时变地貌单位线的实用性。该方法考虑流域异质性对山丘区小流域暴雨洪水产汇流非线性的影响，提出考虑降雨强度和下垫面分布特征的流速公式推求空间分布流速场，提取出不同降雨强度的分布式地貌单位线，改进用于洪水预报模型。本发明成功应用于山丘区小流域场次洪水模拟预报，有效提高场次洪水预报精度，为山丘区小流域山洪灾害预警预报提供新的支撑。

主权项：1.一种基于分布式时变地貌单位线的山丘区小流域洪水预报方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，收集流域数字高程模型DEM，并对研究区DEM进行填洼处理；第二步，提取考虑降雨强度和下垫面分布特征的分布式时变地貌单位线；2.1计算流向及汇流路径采用数字高程模型DEM将流域空间划分为紧密相邻、规则的网格单元，流域内各网格单元都有一条独立的汇流路径；确定流域各网格单元的流向，以网格与其周围相邻网格的最大坡度方向作为流向，得到流域各网格单元内水质点至流域出口的汇流路径；2.2计算考虑流域异质性的空间分布流速场采用公式2计算流域内各网格单元水流的汇流速度，则每个网格单元的汇流速度构成流域内的空间分布流速场，空间分布流速场用于计算水流流经各网格单元的滞留时间； 式中：v为流速，ms；k为流速系数，ms；S为下垫面坡度，mm；i为净雨强度，mmh；i0为参考净雨强度，mmh；公式2中，流速系数k基于网格单元内水流状态确定，距离流域分水岭小于100m的网格为坡面流，k＝0.5ms；主河道内的网格单元为河道流，k＝5.0ms；其余网格单元为漫滩流，k＝3.5ms；2.3计算网格单元水流汇流时间根据流域内各网格尺寸及网格水质点的流速，采用式3、式4计算各网格中水质点的滞留时间Δt：当网格单元的流向平行于网格边缘时采用式3；当网格单元的流向沿网格对角线时采用式4；在此基础上，统计水质点汇流路径上各网格单元滞留时间总和T，即为该网格单元水质点汇流时间；Δt＝LV3 式中，L为网格单元长度，m；V为网格单元内水流汇流流速，ms；N为水质点沿汇流路径上网格总数；2.4提取时变分布式地貌单位线利用式3、式4计算得到流域内所有网格单元的汇流时间，经统计分析可得到汇流时间-面积直方图，横轴表示汇流时间，纵轴表示每个时间段内流至流域出口的网格数量，网格数量与网格单元面积相乘即得网格总面积；在此基础上，根据每个网格单元的净雨量，采用公式6将汇流时间-面积直方图转换为汇流时间-流量直方图；根据Clark单位线原理，将时间-流量直方图线性水库调蓄计算，最终推求得流域分布式时变地貌单位线； Qt＝C1It+C2Qt-17 式中，Qt为第t个时段的输出流量，m3s；At为第t个时段的网格总面积，km2；C1、C2为无量纲计算系数；It为第t个时段的输入流量，m3s；K为流域调蓄系数，反映流域平均汇流时间h，取流域内所有网格单元汇流时间的平均值；第三步，在第二步的基础上将分布式时变地貌单位线与新安江模型相结合建立洪水预报模型，选取典型山丘区小流域进行应用，用于山丘区小流域洪水预报，检验分布式时变地貌单位线的实用性。

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