[发明专利]一种小流域设计洪水推求方法

说明书

本发明公开了一种小流域设计洪水推求方法。确定小流域下游水文站点，获取包含该水文站点以上流域DEM图等信息。将获取的信息加载到GIS软件中，提取流域水系，剪切，划分为多个自然子流域，并赋予水文识别号，添加水文单元，概化流域图。获取水文站点以上流域出口断面年最大场次洪水的降雨径流过程，并建立水文站点以上流域的水文模型，从而获取能够反映待推求设计洪水的小流域的降雨径流过程信息的小流域水文模型参数，通过水文频率计算的方法计算小流域的设计暴雨，将设计暴雨带入到率定好的小流域水文模型中推求小流域的设计洪水过程线。本发明实现了在小流域通过简单的操作可以得到能够反映小流域降雨径流过程信息的较高精度的设计洪水。

技术领域

本发明涉及水文水利领域，尤其涉及小流域的水利工程，具体为一种小流域设计洪水推求方法。

背景技术

当前为在小流域上修建农田灌溉排水工程、公路和铁路的桥涵建筑、城市和工矿地区的防洪工程等，小流域设计洪水的推求是必不可少的步骤之一。现广泛使用的小流域设计洪水推求方法是推理公式法、经验公式法、综合单位线法等。推理公式法由暴雨公式计算小流域的设计暴雨，利用损失参数μ值得地区综合规律计算设计净雨，通过推理公式计算小流域设计洪峰流量。推理公式法计算简便，但是其只能计算洪峰流量，且损失参数u法的理论基础是计算干旱半干旱流域产流量的初损后损法，所以对于湿润半湿润地区的小流域，并不能很好的反映该小流域的降雨径流特性。经验公式法只适用于特定的小流域，推广效果不是很好。综合单位线法通过流域的几何特性，利用地区经验关系得到小流域的单位线要素，从而得到单位线，通过单位线汇流计算得到小流域设计洪水过程线。

然而综合单位线法推求设计洪水过程时，由于综合单位线并非由小流域的降雨径流过程推求得出，此时用该单位线推求小流域设计洪水结果准确性低，需要考虑小流域的降雨径流过程信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小流域设计洪水计算方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种小流域设计洪水推求方法，所述方法包括以下步骤：

S1，资料收集与处理：

1)确定待研究小流域下游水文站点，获取该水文站点以上流域DEM图、土地利用图、流域内雨量站点以及流域出口处水文站的经纬度信息，将上述信息通过GIS软件点绘在图层中将其制成面文件，文件名记为GageStation.shap，所述水文站点以上流域范围内应有5-10个雨量站且流域范围需覆盖整个待研究小流域；

2)将上步获取的DEM图的文件类型转化为栅格文件类型，在GIS软件中加载GeoHMS工具条，将该栅格文件通过GeoHMS工具进行水文分析及处理，得到目标流域的流域图面文件，记为model.shape，通过流域分割的方法将待研究小流域划分为一个单独的子流域；

3)基于所述水文站点以上流域范围及流域内所有雨量站绘制泰森多边形，获取计算待研究小流域面降雨量的各影响雨量站以及各自的泰森多边形权重；

4)将土地利用图与流域图面文件叠加，计算各个子流域的不透水率(不透水率用在初始常速率法进行产流计算中，在S4中)；

5)获取水文站点以上流域多场年最大洪水(按照洪峰流量年最大原则选取)的降雨径流数据：包括降水过程以及流域出口断面相应场次洪水的流量过程，并把降水过程和流量过程由不等间隔时间序列转化为等间隔时间序列；降水过程即表示为各雨量站的等间隔的降水数据；

6)获取待研究小流域的影响雨量站年最大1日、3日、7日雨量系列。

S2，生成流域模型：

在流域面文件中添加水文单元生成流域模型，并且为不同的水文单元选择不同的计算方法，所述水文单元包括子流域、河段、汇流点、水库；

S3，确定各子流域的降雨过程以及流域出口断面的流量过程：