基于SCS-CN模型在山地海绵城市不同下垫面径流预测的优化及应用

雷晓玲，邱丽娜，魏泽军，罗棉心

（1.重庆交通大学河海学院，重庆400074；2.重庆市科学技术研究院，重庆401123）

山地区域由于地形地势高差大、路面坡度大，容易引起降雨雨峰靠前、产汇流速度过快、地表环境污染较严重等问题。管控好洪水内涝风险、削减暴雨径流峰值以及控制径流污染等方面是山地区域防洪排涝类工程建设的主要目标。美国农业部水土保持局研究的径流曲线模型（Soil Conservation Service，SCS）［1］，其因模型结构简单、模拟精度较高及所需参数较少，在暴雨模拟预测、水资源管理和径流估算等领域得到广泛认可与应用［2］。国内外学者研究指出，通过不同方法优化传统SCS-CN模型以及相关参数有利于模型精度的提升；周旭姣等［3］以甘肃省微型生物炭集雨垄为研究对象，通过优化SCS-CN 模型使得纳什效率系数提高40%以上；Shi 等［4］引入坡度、土壤水分和暴雨持续时间等因子优化CN参数，模型均方根误差从5.53 减小至2.01；徐赞等［5］收集整理绥德韭园沟降雨径流资料通过反算、MATLAB 结合粒子群算法来优化初损系数，使得模型精度大幅度提高。传统SCS-CN 模型虽然运用广泛，但其对不同区域适用性和有效性不高。本研究针对典型山地海绵城市三种不同下垫面径流预测模型进行优化，其结果可为不同山地海绵城市区域SCS-CN 模型径流预测的改进与优化参数提供参考，同时为山地海绵城市建设中的地表径流控制指标提供合理地制定依据。

1 SCS-CN模型原理

SCS 模型［6，7］综合考虑水文条件、土壤类型、土地利用方式、前期土壤湿润状况与地表径流间关系。……