退水曲线预报新方法

退水曲线预报新方法

随着社会经济的发展和城市人口的急剧增加，水资源供需矛盾日益突出。特别是在旱季，这种矛盾变得更加尖锐。因此,必须根据枯季江河来水量的多少统筹兼顾、合理安排水资源,以满足城市用水、灌溉、航运、发电等需要。枯季河川流量小,进行枯季径流预报研究对合理配置水资源及保障水利水电工程施工都具有十分重要的意义。影响枯季径流的因素主要包括气候因素和地质因素两个方面。前者包括前期降水、枯季降水、气温和蒸发等;后者包括流域的水文地质条件、流域面积、河床下切深度、河网及湖泊密度、植被覆盖率等。枯季径流来源主要是汛末滞留于流域内的蓄水量和枯季降水量,以地下蓄水量补给为主。流域前期降水决定了枯季初期地表和地下蓄水量,如果前期降水充沛,则流域蓄水量大,河流在枯水期得到流域蓄水量补给就大。枯季降水除消耗于蒸发损失外,一部分则成为地表径流汇入河网,其余一部分渗入地下补给地下蓄水量。在枯水期,农村和城市供水等人类活动对退水速率也有一定的影响。枯季径流预报常用的方法一般是应用枯季径流的退水规律,或根据流域前期河网蓄水量和前期径流量预报枯季径流总量和径流过程。1在原流量系列的预测中要注意退水曲线的使用传统退水曲线公式为:Qt=Q0·e-t/k=Q0·e-β(1)式中,Qt为退水开始后t时刻的地下水出流量,m3/s;Q0为开始退水时地下水出流量,m3/s;β为退水系数,β=1/k;k为地下蓄量与地下水补给之间的关系系数;t为计算流域汇流时间。k与β是反映流域汇流时间的系数,掌握了β的变化规律就掌握了退水曲线的规律,因此,分析退水曲线就是分析β的变化。传统方法认为β为常数,即相邻时段的流量比为常数:Qt+1/Qt=e-β,将相邻时段流量数据组成样本系列,通过均值法或最小二乘法可以求出常数β。然而当我们将求出来的β值代入Qt=Q0·e-βt对原流量系列进行模拟时往往很难取得较好的效果,出现这一结果的原因是我们推求β时是建立Qt+1与Qt的关系,而预测时又是运用Qt与Q0的关系,这样就造成了β求取方法上的矛盾。假如我们直接利用原流量系列Qt与Q0之间的函数关系反向推求β,不难发现β并非一个常数,而是随时间t逐渐递减,根据其递减的规律与线型,可采用关于时间t的线性函数或对数函数或幂函数进行拟合。线性函数:β=-at+b(2)对数函数:β=-alnt+b(3)幂函数:β=at-b(4)这样我们可以采用与传统方法不同的一个假设,认为β并非常数,而是随时间变化的一个函数,其基本变化规律如(3)或(4)式所示,将(3)或(4)代入(1)就可得新的退水公式:因此,该公式就是采用式(5)或(6)进行模型率定和预报的。由于退水曲线本身是一种寻求历史实际流量系列变化规律来进行预报的方法,而对于一个特定的流域,其流量系列退水规律呈现出较好的重复性。预报时可将退水曲线方法与典型年法相结合,其具体操作步骤如下:(1)根据预报时刻起始流量(反映预报时刻流量基数)和预报时刻前15d(或前1d)的平均流量(反映流域前期蓄水情况),在历年同期流量系列中找出与预报年份相似的年份作为预报典型年。(2)根据确定的典型年流量系列数据组,选用公式(5)或(6)率定模型,确定β的函数表达式,并确定新的退水曲线公式。(3)用起始流量与前期蓄水量基本接近的退水曲线,进行逐日流量过程预报。2案例研究2.1干旱的年退水公式1978年为历史特旱年,在基本无雨期,同样起始流量,前期蓄水量为前15天日平均流量的退水曲线退水公式如表1。2.2结合河边曲线和典型年法的河边曲线撤退公式根据屯溪、渔梁基本无雨期的退水流量,选取了几种相近始退流量,不同前期蓄水量的典型退水曲线,供枯水流量预报计算参考选用,如表2。2.33值函数关系的构建和对实际测量值的调整以渔梁站1999年退水公式为例,退水指数β为t的幂函数的退水公式及与实测拟合如图5,6。其他类推。3退水曲线预报公式的构建及建议本文分析了影响河流枯季径流主要因素,介绍了枯季径流规律及预报方法。针对退水曲线公式中退水系数β随