流域水文模型在临界雨量分析中的应用研究

马琰 焦鸿雁

【摘  要】为持续提升临界雨量分析能力，增强洪水预警的科学性与有效性，文章着眼实际，依托双曲正切流模型、单位线流域汇流模型等水文模型，实现对地区暴雨洪水的模拟评估，旨在完成快速预警，防范安全风险的同时，记录临界雨量，完成水文数据的积累。

【关键词】临界雨量;流域水文模型;分析机制;雨量预警;应用策略

前言

近些年来，我国山洪灾害频发，对地区经济发展以及群众的生命安全产生了极大的威胁，为管控山洪风险，将其危害性降低到可接受的范围内。相关部门对诱发山洪的地形地貌、地层岩性以及临界雨量等要素进行了深入研究，并将临界雨量作为山洪灾害预警的重要指标，进行持续性的观测。

1.临界雨量分析的意义

对临界雨量分析工作现实意义的探讨，有助于相关部门、技术团队等主体，快速转变理念认知，正视其临界雨量分析方法、结果准确度的重大意义，以此为基础，推动相关流域水文模型在临界雨量分析环节中的高效应用。

从过往研究经验来看，降水是诱发山洪灾害的主要外部动力因素，当区域内降水达到一定的数量级或者强度，就可以诱发山洪灾害。为更好地把握降水强度与山洪灾害之间的关系，学术界提出了临时雨量的概念，通过对临时雨量的科学分析，在很大程度上，可以精准预测山洪灾害发生的区域、时间以及波及范围。但是由于山洪发生区域地形地质以及土壤岩性的影响，山洪灾害往往在较短的时间内快速发生，因此使得临界雨量数据的观察周期较短，数据精准度不高，尤其部分地区缺少临界雨量的相关数据，这种局面的出现，无疑推高了临界雨量分析工作开展的整体难度。目前，对于临界雨量的分析，主要采取降水频率分析法、内插法、比拟法等手段，这些分析方法，在很大程度上依赖工作人员经验，分析结果往往难以达到预期要求。同时临时雨量分析环节，还需要综合考量相关区域的降水持续时间、地形坡度、土壤类型、植被覆盖率等多种要素，要素条件的变化，将会使得整个流域水文形态发生改变。为提升临界雨量分析结果的精准度，实现全面、系统的数据分析，应当将改变原有的分析方法，尝试采用流域水文模型开展临时雨量的分析与确认，通过模型强大的数据挖掘、分析以及汇总能力，解决过往临界雨量分析中存在的问题，排除外部干扰因素的影响，增强临界雨量分析的精准性与可操作性。

2.流域水文模型在临界雨量分析中的应用策略

流域水文模型在临界雨量分析中的应用，要求工作人员从实际出发，充分利用双曲正切产流模型、流域汇流模型，对临界雨量开展全面的分析以及评估工作，实现对临界雨量的精准把握，为山洪预警工作的开展提供方向性引导。

2.1双曲正切产流水文模型在临界雨量分析中的应用

双曲正切产流水文模型作为现阶段应用频率较高的分析机制，在很大程度上，满足了临界雨量分析工作的开展要求，实现临界雨量数据的精准评估，对于山洪灾害的预警提供了数据支撑。该模型的数学表达式为R=H（t）-Ft[H（t）/F（t）];F（t）=S（-B）t+Kt;B=p/I。数学公式中R表示区域一段时间内范围的降水量;t表示降水持续的时间;H表示t时间内降水量;Ft表示t时间内，区域可能损失的降水量;S表示区域范围内的综合吸水能力;B表示降水前流域内土壤的湿度情况;P表示区域内影响降水量的主要因素;I表示区域对于降水的吸纳能力。通过对上述要素的合理化分析与全面整合，双曲正切产流水文模型，可以快速判断影响临时雨量的主要因素，并分析在相关因素影响下，地区降水量的变化以及可能诱发的影响，进而评估临界雨量。整个模型的操作难度较低，计算量较少，适合临界雨量等数据缺乏区域的分析、预警工作，凭借自身优势，双曲正切产流水文模型逐步成为现阶段主流的临界雨量分析模型，并在实践过程中，表现较好的使用效果。

2.2流域汇流水文模型在临界雨量分析中的应用

流域汇流水文模型是基于区域范围降水，利用必要的演算方法，将降水数据转化为流域洪水的过程线，帮助相关部门更加清晰地掌握临界雨量变化情况。目前流域汇流水文模型主要利用纳什瞬时单位线，对临界雨量开展系统化的观测、计算。纳什瞬时单位线将流域汇流中模拟出多个等效线性水库，将水库的调蓄作用纳入到数据分析模型之中，通过这种处理方式，形成了完整的数学计算模型，

整個模型中分别对降水量、区域面积等进行了系统化分析，通过这种方式，将区域范围内的雨量汇总到同一模型之中，进行全方位的考量，以获取临界雨量的准确信息。这种临时雨量的分析方式，较为精准地反映出了区域降水、排水之间的相互关系，相互关系的梳理，使得流域水文模型姣好地实现降雨分析，排除了外部因素的干扰，全面、客观地反映出临界雨量的相关变化情况。

3.流域水文模型在临界雨量分析中的应用要点

为确保流域水文模型在临界雨量分析中的应用成效，消除应用环节的认知误区，确保分析工作的有序开展，工作人员需要准确把握流域水文模型的应用重难点，通过参数选用、参数验证等手段，实现流域水文模型的科学化、高效化应用。

在利用流域水文模型对临界雨量进行系统性分析过程中，工作人员需要从多个角度出发，有针对性地进行环境要素、地理要素的梳理，将区域水文下垫面的吸水性能、导水性能、漏水性能以及持水性能进行客观分析，在此基础上，明确降水过程中以及降水后的，水文分配、径流分布等相关情况。对于水文垫面的分析，应当着重评估地理位置、地貌特征、地质条件、植被覆盖率等相关要素，在这些要素的框架下，合理划分为下垫面的区域位置，以提升临界雨量分析的精准度[1]。以某地区为例，技术团队在对该区域临界雨量进行分析的过程中，划定了12种影响产流以及6种影响汇流的垫面因素，在此基础上，借助相应的数学模型，对水文下垫面模型的取值范围进行了明确，如表1所示：

通过对水文下垫面基本要素的分析，工作人员可以针对性地完善流域水文模型，确保相关参数符合实际分析评估的基本要求。例如在参数选择过程中，应当根据下垫面产生汇流作用的要素情况，选择相应的数据，将汇流过程更为精准地呈现出来，以此保证区域山洪灾害发生评估的精准度。

4.结语

流域水文模型在临界雨量分析中的应用，可以在较短的时间周期内，快速获取降水数据，获取临界雨量的基本情况。为更好地发挥流域水文模型的分析作用，文章多角度出发，积极探讨流域水文模型在临界雨量分析中应用的路径与方法，旨在构建起完备的分析机制。

参考文献：

[1]翟晓燕.基于中国山洪水文模型的动态临界雨量研究及应用[J].南水北调与水利科技，2019（2）：131-132.