基于SWMM和SCS模型的清河流域径流模拟研究

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1、分类号：P333学校代码：10697密级：公开学号：201531606硕士专业学位论文DissertationfortheProfessionalDegreeofMaster基于SWMM和SCS模型的清河流域径流模拟研究学科名称：环境工程专业学位类别：工程硕士作者:刘春春指导老师：刘万青副教授西北大学学位评定委员会二○一八年六月StudyonrunoffSimulationofQingheRiverBasinbasedonSWMMandSCSModelAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentofthe

2、requirementsforthedegreeofMasterinEnvironmentalEngineeringByLiuChunchunSupervisor:LiuWanqingProfessorJune2018摘要清河位于西安市灞桥区、蓝田县和临潼区交界处，系灞河支流红河的一级支流，也是西安市中心城区的外围流域。在西安市城市化不断扩大的进程中，城市周边的一些自然小流域水文环境会受到人为因素的改变。这些小流域作为城市水系调节的重要一环，会对整个城市的水资源规划和防洪决策产生一定影响。因此，开展西安市城市外围小流域的水文研究是非常必要的。本文以西安市清河流域为研究区域，

3、分别从流域的径流过程模拟和年际径流总量模拟两个角度开展水文分析，为水利部门的水资源规划以及防洪调度提供一定依据，并为西安市其他外围小流域开展此类研究提供参考。其中，选取SWMM模型模拟几次有实测数据的降雨径流事件，并探讨了该模型的适用性，进而模拟了在极端降雨条件下流域的径流过程，为水利部门应对极端降雨事件提供依据。此外，利用SCS模型进行了流域年际径流总量的模拟，分析了不同降雨年份流域的径流总量变化，为水利部门进行水资源管理提供科学依据。本研究主要结论如下：1）以西安市清河流域为研究区，以SWMM模型为建模基础，分别构建了不考虑流域内部复杂水文单元响应关系的集总水文模式以及

4、考虑流域内部水文单元相互响应的半分布水文模式。模拟结果表明，集总模式有更好的模拟效果，更适合于清河流域的径流模拟。此外，集总模式相比半分布模式建模更加方便，具有更好的适用性。不同的研究区有不同的地理特点，在研究区基础地理数据并非特别丰富的情况下可以考虑分别构建集总式与半分布式水文模型，依照模拟结果筛选合适的模型类别。2）SWMM模型作为一款传统的城市雨洪模型，其在国内大多应用于城市区域的雨洪模拟，在国内鲜有将其用于自然流域的径流模拟。本研究将SWMM模型成功应用于清河流域，扩展了其在自然流域的使用范围。3）SCS模型在清河流域的成功应用表明，该模型可以在无资料地区或资料稀缺

5、地区开展径流模拟。由于其具有结构简单、参数较少等特点，降低了在类似无资料区域开展水文模拟的难度，为此类地区开展水文研究提供了新的途径。本文提出利用径流系数法对模拟结果进行验证，很好的弥补了无实测资料的不足，对无资料地区的水文验证方法也可起到一个参考的作用。4）SWMM模型在不同降雨重现期条件下的径流模拟表明，各重现期下流量的峰值基本出现在降雨开始约1.5小时以后。在不同暴雨条件下，流域径流量峰值比一般的城I市区域出现洪峰的时间滞后。在10年一遇以上的暴雨条件下，流域径流过程波动较大，径流变化曲线可以服务于当地水利部门，为防洪减灾提供一定的科学依据。5）清河流域多年降雨量呈下

6、降趋势，结合流域多年降雨量的枯丰年划分标准，可以判断出未来几年流域的降雨年应属于平水年，波动区间为500～630mm。从年际径流角度分析，流域在枯水年的平均径流总量最少，为360万m3，在丰水年的平均径流总量最大，达到1219万m3。结合未来几年流域降水年为平水年的因素，可以预测清河流域未来几年的年际径流总量，从而为当地相关部门决策提供一定依据。关键词：清河流域，SWMM模型，SCS模型，径流模拟，不同降雨条件IIABSTRCTQingheRiverislocatedatthejunctionofBaqiaoDistrict,LantianCountyandLintongD

7、istrictinXi’an.ItisaprimarytributaryoftheHongheRiver,atributaryoftheWeiheRiver,andisalsoanoutlyingwatershedindowntownofXi’an.IntheprocessofexpandingurbanizationinXi’an,thehydrologicalenvironmentofsomenaturalsmallwatershedsaroundthecitywillbechangedbyhumanfacto