数字滤波在灌区小流域径流分割中的应用初探.pdf

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1、第43卷第3期人民长江Vo1．43．No．32012年2月YangtzeRiverFeb．，2012文章编号：1001—4179(2012)03—0052—03数字滤波在灌区小流域径流分割中的应用初探韩培丽，代俊峰(桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林541004)摘要：研究灌区径流分割，对于认识灌区产流过程及其特点，提高水资源的利用率和实施科学的灌区水管理具有重要的意义。以湖北省漳河灌区内的水库小流域为研究对象，基于小流域2004—2006年的产流资料，运用数字滤波技术进行灌区小流域径流的水源划分。该技术方法

2、提供3个通道滤波，结合实际情况计算得到基流分割参数，并分析了不同计算时段的基流指数等参数的差别及其原因。研究结果表明，针对灌区小流域径流分割，数字滤波技术具有客观、操作简便而快速、采用的参数较少，以及精度高等优点，对认识灌区产流机理具有重要意义。关键词：滤波技术；基流分割；灌区小流域；漳河灌区中图法分类号：$27文献标志码：A径流过程分割和水源划分是工程水文中的重要问杨树墙水库小流域为漳河灌区内一个相对闭合的题，广泛应用于降雨一径流关系模拟、流域水资源评价区域，面积约42．48km。该区域被灌区内的三干渠、和调查等

3、¨。随着工业、城镇的快速发展及人El的增一分干和杨树水库所包围。区域的灌溉用水由三干长，水资源短缺问题日益突出，农业领域节水及水管理渠和一分于提供，区域产流和排水流向杨树水库，而研究日渐重要。进行灌区径流分割研究，对于认识灌且该区域也是杨树水库的集水区。区产流过程及其特点，提高水资源的利用率和实施科2数字滤波技术学的灌区水管理具有重要的意义。本文以湖北省漳河灌区内的杨树水库小流域为研究对象，基于小流域根据试验数据计算的区域产流包括地表径流和地2004～2006年的产流(排水)资料，运用数字滤波技术下径流。为了更准确

4、地分析区域的产流过程，须将地进行基流分割。下径流从总径流量中分离出来，即基流分割。基流的计算通常有两种方法：水量平衡法和基于监测水分运1灌区及水库小流域基本情况动的张力计法、示踪剂法、重力测渗仪法，后者一般费漳河灌区位于湖北省江汉平原西部低丘陵地带，用较高，实际中采用不多。大流域的地下水补给和基灌区总灌溉面积173767hm，其中水稻田158099流计算广泛采用基于水量平衡的基流估算法和消退曲hm，90％种植中稻。漳河灌区属于亚热带大陆性气线平移法。候区，主要特征为：气候温和，无霜期长，雨量充沛，年传统的基流分割方

5、法主要为图解法和分析平均气温17℃左右，年内气温相差很大，变化剧烈，多法I3。图解法随意性较强，计算繁琐，精度难以保年平均降雨量1000mm左右。证；分析法依赖迭代线拟合算法，且参数较多，难收稿日期：2011—10—02基金项目：国家自然科学基金项目(51009031)；水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金项目(2010B069)；广西研究生,t-g~,J新计划资助项目(2011105960815M06)；桂林理工大学博士基金项目(006206242)作者简介：韩培丽，女，硕士研究生，主要从事水文水资源研究。

6、E—mail：378040069@qq·e。m通讯作者：代俊峰，男，副教授，博士，主要从事节水及水文水资源研究。E—mail：whudjf@163·corn第3期韩培丽，等：数字滤波在灌区小流域径流分割中的应用初探53以确定其误差来源。数字滤波技术是近年来国际4应用实例及分析上研究较多的分割基流的方法。数字滤波技术最初用于信号分析处理，可以对采集到的数据进行消除干扰，4．1数据的获取通过一定的运算变换成输出系列。数字滤波器的原理对杨树水库小流域总的出流过程进行监测较困为：利用计算机的存储器、运算器和控制器把滤波器所

7、难，但其所有出流都汇人杨树水库，通过对杨树挡水要完成的运算编成程序通过计算机来执行，也就是采库水位、降雨及水库出流过程的监测，以及对水库蒸发用计算机软件来实现。。。和渗漏等水库蓄水量水平衡要素的计算，可反推杨树R．J．Nathan和T．A．McMahon首次采用Lyne—水库人流过程，该过程即为杨树铛小流域的总径流、Hollick算法对流量过程进行分析和处理，从流量过排水过程(地表径流和地下径流)。根据水库水量平程中分割出基流，结果表明滤波法更加客观，操作容衡原理，杨树墙水库人流量的计算为：人流量=库容变易，执行速

8、度快，且参数较少。基于Lyne—Hollick算化量+放水量+泄洪量+水面蒸发量+库容渗漏量一法的滤波方程为水库接纳的降雨量。利用反推得到人流量，运用数字q：／3q．+(1+卢)(Q一Q一)／2(1)滤波技术进行基流分割，得到日地表径流和地下径流式中，q为t时刻过滤出的快速响应(即直接径流信量。号，以日为时间步长)；Q为实测河川总径流；为滤波4．2基流分割结