Page 81 - 2025年第56卷第1期

土壤最大下渗率， ｍｍ∕ｈ； β 为形状系数； ｐ 为经验参数， 当 ｒ＞０ 时， ｐ ＝ １．０， 当 ｒ ＝ ０ 时， ｐ ＝ １．７。
将通过 Ｂｒｏｏｋｓ－Ｃｏｒｅｙ 模型 ［３３］ 求得的非饱和土壤下渗率曲线 Ｋ（θ）， 与通过 Ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ 模型 ［３４］
得到的土壤水分特征曲线 Ψ（θ）， 代入基于 Ｐｈｉｌｉｐ 方程定义的湿润锋基质吸力计算公式， 则可求解表
层土壤的时变下渗能力：
Ｓ ２
Ｇ ＝ （θ －θ ） （３）
ｒ
ｓ
２Ｋ ｓ
θ ｓ
ｉ ∫
２
Ｓ ＝ ２（θ －θ ） Ｋ（Ψ）ｄΨ （４）
ｓ
θ ｉ
２
式中： Ｓ 为土壤吸水能力， ｍｍ∕ｈ； θ 为土壤残余含水率； θ 为土壤饱和含水率； Ψ 为毛细水头， ｍｍ。
ｒ ｓ
本研究所选二维水动力模型为 ＩＦＭＳ 水动力学模型。 对比其他水动力模型， 该模型支持 ＣＰＵ－ＧＰＵ
并行计算， 计算效率较高 ［３５］ ， 且 ＩＦＭＳ 水动力学模型可实现对河网密集、 河道及蓄滞洪区等水力交换
频繁区域洪水演进过程的精确模拟。 模型中河道与漫溢行洪采用以下公式计算：
ｈ ２
０．３５ｈ ２ｇｈ ２ ≤
１ １ ｈ ３
１
ｑ ＝ （５）
２ ｈ
２
０．９１ｈ ２ｇ（ｈ －ｈ ） ＜ ≤１
２ １ ２
３ ｈ
１
ｈ ＝ ｍａｘ（Ｚ ， Ｚ ）－Ｚ ； ｈ ＝ ｍｉｎ（Ｚ ， Ｚ ）－Ｚ （６）
１ ｕ ｄ ｂ ２ ｕ ｄ ｂ
式中： ｑ 为通过分洪口门的单宽流量， ｍ ∕ｓ； Ｚ ， Ｚ 分别为行洪处河槽内外水位， ｍ； Ｚ 为行洪处河堤
２
ｄ
ｂ
ｕ
高程， ｍ； ｈ 为漫溢处最大水位高差， ｍ； ｈ 为漫溢处最小水位高差， ｍ。
１ ２
３．２ 模型构建 本研究收集了子牙河的全国山洪灾害调查分析评价数据， 流域内 １１０８ 个雨量站、 ２００
个水库站、 ７８ 个水文站、 １２ 个闸坝站 ２０２３ 年 ７ 月 １５ 日 ８ 时至 ８ 月 ８ 日 ８ 时的逐小时观测数据。 蓄滞
洪区地形数据为地理空间数据云平台提供的 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ Ｖ３ 高程数据， 空间分辨率为 ３０ ｍ， 高程坐
标系采用 ＧＣＳ＿ＷＧＳ＿１９８４。
２
水文模型模拟范围为子牙河献县枢纽以上区域， 总面积 ４．５６ 万ｋｍ ， 占子牙河系总面积的 ９７％，
包含 ２７２９ 个小流域单元、 １７３９ 个流域节点。 为了保证复盘模拟后的模型可以进一步支撑子牙河流域
防洪数字孪生平台， 对上游分布式水文模型进行进一步拆分， 依据河道拓扑关系并考虑重要站点分
布， 构建了由 ３４ 个计算单元组成的分布式水文模型（图 ２）。 水动力模型建模区域洪水过程中启用的大
２
陆泽、 宁晋泊及献县泛区 ３ 个蓄滞洪区， 共剖分 ２２．８ 万个网格， 覆盖面积 ２１８１ ｋｍ 。

图 ２ 子牙河水文、 水动力模型分布图

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