流域水文模型在臨界雨量分析中的應用研究

馬琰 焦鴻雁

【摘 ?要】為持續提升臨界雨量分析能力，增強洪水預警的科學性與有效性，文章著眼實際，依托雙曲正切流模型、單位線流域匯流模型等水文模型，實現對地區暴雨洪水的模擬評估，旨在完成快速預警，防范安全風險的同時，記錄臨界雨量，完成水文數據的積累。

【關鍵詞】臨界雨量;流域水文模型;分析機制;雨量預警;應用策略

前言

近些年來，我國山洪災害頻發，對地區經濟發展以及群眾的生命安全產生了極大的威脅，為管控山洪風險，將其危害性降低到可接受的范圍內。相關部門對誘發山洪的地形地貌、地層巖性以及臨界雨量等要素進行了深入研究，并將臨界雨量作為山洪災害預警的重要指標，進行持續性的觀測。

1.臨界雨量分析的意義

對臨界雨量分析工作現實意義的探討，有助于相關部門、技術團隊等主體，快速轉變理念認知，正視其臨界雨量分析方法、結果準確度的重大意義，以此為基礎，推動相關流域水文模型在臨界雨量分析環節中的高效應用。

從過往研究經驗來看，降水是誘發山洪災害的主要外部動力因素，當區域內降水達到一定的數量級或者強度，就可以誘發山洪災害。為更好地把握降水強度與山洪災害之間的關系，學術界提出了臨時雨量的概念，通過對臨時雨量的科學分析，在很大程度上，可以精準預測山洪災害發生的區域、時間以及波及范圍。但是由于山洪發生區域地形地質以及土壤巖性的影響，山洪災害往往在較短的時間內快速發生，因此使得臨界雨量數據的觀察周期較短，數據精準度不高，尤其部分地區缺少臨界雨量的相關數據，這種局面的出現，無疑推高了臨界雨量分析工作開展的整體難度。目前，對于臨界雨量的分析，主要采取降水頻率分析法、內插法、比擬法等手段，這些分析方法，在很大程度上依賴工作人員經驗，分析結果往往難以達到預期要求。同時臨時雨量分析環節，還需要綜合考量相關區域的降水持續時間、地形坡度、土壤類型、植被覆蓋率等多種要素，要素條件的變化，將會使得整個流域水文形態發生改變。為提升臨界雨量分析結果的精準度，實現全面、系統的數據分析，應當將改變原有的分析方法，嘗試采用流域水文模型開展臨時雨量的分析與確認，通過模型強大的數據挖掘、分析以及匯總能力，解決過往臨界雨量分析中存在的問題，排除外部干擾因素的影響，增強臨界雨量分析的精準性與可操作性。

2.流域水文模型在臨界雨量分析中的應用策略

流域水文模型在臨界雨量分析中的應用，要求工作人員從實際出發，充分利用雙曲正切產流模型、流域匯流模型，對臨界雨量開展全面的分析以及評估工作，實現對臨界雨量的精準把握，為山洪預警工作的開展提供方向性引導。

2.1雙曲正切產流水文模型在臨界雨量分析中的應用

雙曲正切產流水文模型作為現階段應用頻率較高的分析機制，在很大程度上，滿足了臨界雨量分析工作的開展要求，實現臨界雨量數據的精準評估，對于山洪災害的預警提供了數據支撐。該模型的數學表達式為R=H（t）-Ft[H（t）/F（t）];F（t）=S（-B）t+Kt;B=p/I。數學公式中R表示區域一段時間內范圍的降水量;t表示降水持續的時間;H表示t時間內降水量;Ft表示t時間內，區域可能損失的降水量;S表示區域范圍內的綜合吸水能力;B表示降水前流域內土壤的濕度情況;P表示區域內影響降水量的主要因素;I表示區域對于降水的吸納能力。通過對上述要素的合理化分析與全面整合，雙曲正切產流水文模型，可以快速判斷影響臨時雨量的主要因素，并分析在相關因素影響下，地區降水量的變化以及可能誘發的影響，進而評估臨界雨量。整個模型的操作難度較低，計算量較少，適合臨界雨量等數據缺乏區域的分析、預警工作，憑借自身優勢，雙曲正切產流水文模型逐步成為現階段主流的臨界雨量分析模型，并在實踐過程中，表現較好的使用效果。

2.2流域匯流水文模型在臨界雨量分析中的應用

流域匯流水文模型是基于區域范圍降水，利用必要的演算方法，將降水數據轉化為流域洪水的過程線，幫助相關部門更加清晰地掌握臨界雨量變化情況。目前流域匯流水文模型主要利用納什瞬時單位線，對臨界雨量開展系統化的觀測、計算。納什瞬時單位線將流域匯流中模擬出多個等效線性水庫，將水庫的調蓄作用納入到數據分析模型之中，通過這種處理方式，形成了完整的數學計算模型，

整個模型中分別對降水量、區域面積等進行了系統化分析，通過這種方式，將區域范圍內的雨量匯總到同一模型之中，進行全方位的考量，以獲取臨界雨量的準確信息。這種臨時雨量的分析方式，較為精準地反映出了區域降水、排水之間的相互關系，相互關系的梳理，使得流域水文模型姣好地實現降雨分析，排除了外部因素的干擾，全面、客觀地反映出臨界雨量的相關變化情況。

3.流域水文模型在臨界雨量分析中的應用要點

為確保流域水文模型在臨界雨量分析中的應用成效，消除應用環節的認知誤區，確保分析工作的有序開展，工作人員需要準確把握流域水文模型的應用重難點，通過參數選用、參數驗證等手段，實現流域水文模型的科學化、高效化應用。

在利用流域水文模型對臨界雨量進行系統性分析過程中，工作人員需要從多個角度出發，有針對性地進行環境要素、地理要素的梳理，將區域水文下墊面的吸水性能、導水性能、漏水性能以及持水性能進行客觀分析，在此基礎上，明確降水過程中以及降水后的，水文分配、徑流分布等相關情況。對于水文墊面的分析，應當著重評估地理位置、地貌特征、地質條件、植被覆蓋率等相關要素，在這些要素的框架下，合理劃分為下墊面的區域位置，以提升臨界雨量分析的精準度[1]。以某地區為例，技術團隊在對該區域臨界雨量進行分析的過程中，劃定了12種影響產流以及6種影響匯流的墊面因素，在此基礎上，借助相應的數學模型，對水文下墊面模型的取值范圍進行了明確，如表1所示：

通過對水文下墊面基本要素的分析，工作人員可以針對性地完善流域水文模型，確保相關參數符合實際分析評估的基本要求。例如在參數選擇過程中，應當根據下墊面產生匯流作用的要素情況，選擇相應的數據，將匯流過程更為精準地呈現出來，以此保證區域山洪災害發生評估的精準度。

4.結語

流域水文模型在臨界雨量分析中的應用，可以在較短的時間周期內，快速獲取降水數據，獲取臨界雨量的基本情況。為更好地發揮流域水文模型的分析作用，文章多角度出發，積極探討流域水文模型在臨界雨量分析中應用的路徑與方法，旨在構建起完備的分析機制。

參考文獻：

[1]翟曉燕.基于中國山洪水文模型的動態臨界雨量研究及應用[J].南水北調與水利科技，2019（2）：131-132.