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水利工程论文-山地小流域降雨及输沙过程的计算模型及其数值模拟.doc

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水利工程论文-山地小流域降雨及输沙过程的计算模型及其数值模拟.doc

水利工程论文-山地小流域降雨及输沙过程的计算模型及其数值模拟摘要:本文依据山地小流域产流及汇流特征,采用数理分析方法,探讨了其降雨强度、出口流量及输沙率随时间变化过程的数学表达关系,建立了从降雨至径流输沙的系统模型,经编程计算,模拟值与某小流域降雨和汇流资料吻合较好。关键词:小流域降雨过程输沙过程非线性关系开展小流域的治理及其环境生态恢复,是日前西部大开发,水土保持及山川秀美工程的主要任务。本文以山地小流域为研究对象,利用数理分析的方法,探讨降雨、汇流、输沙过程的数值计算关系,拟建立相应的系统计算模型,为进一步研究江河泥沙灾害的预测及其防治,打下初步基础。1小流域单元划分及流量过程的计算图1小流域示意图SketchofSmallWatershed图2小流域简化图PredigestingSketchofSmallWatershed本文以流域内部的脊线及分水岭作为分界边线,将其划分成n个小单元,其面积从流域出口处开始往上游编号,它们依次为F1、F2、…Fn,如图1所示。为研究的方便,图1可进一步简化为图2的形式。设两相邻单元出口位置(含小流域出口断面)的主沟长度为Lij(i=0,2...n-1;j=1,2……n),次降雨过程是由多峰叠加组成的,其强度I服从半周期正弦函数分布,其与时间t的关系可表示为(1)式中Imj为降雨强度中第j个峰值;t0j为第i个峰值起始时间;T0j为第j个雨峰历时;l为峰值个数土壤入渗强度f可分段表达为[1]f=I(t)ttp时,各小单元的沙量输至0断面的时间及数值分别是Qs01(t+Δt01)=Q1(t)S*1(t)Δt01=L01A01/Q1(t)(13)Qs02(t+Δt02)=Q1(t+Δt02-Δt01)S*1(t+Δt02-Δt01)+Q2(t)S*2t)Δt02=L02A02/Q2t)(14)Qs0j(t+Δt0j)=Q1(t+Δt0j-Δt01)S*1(t+Δt0j-Δt01)+Q2(t+Δt0j-Δt02)S*2(t+Δt0j-Δt02)+……+Qj-1(t+Δt0j-Δt0j-1)S*j-1(t+Δt0j-Δt0j-1)+Qj(t)S*j(t);Δt0j=L0jA0j/Qj(t)(15)Qs0n(t+Δt0n)=Q1(t+Δt0n-Δt01)S*1(t+Δt0n-Δt01)+Q2(t+Δt0n-Δt02)S*2(t+Δt0n-

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