基于物理基础的分布式水文模型应用研究

为了探讨基于物理基础的分布式水文模型在国内半干旱半湿润流域的应用,研究模型径流模拟在中小尺度流域的合理性与适用性,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对县北沟流域1983年～2007年8场洪水和栾川流域1961年～1998年8场洪水进行了径流模拟.对模拟精度、特征值等方面进行的比较分析结果表明,模型在县北沟流域和栾川流域均取得较好的模拟效果,且县北沟流域的模拟效果比栾川流域好;模型适用于中小尺度的半干旱半湿润流域,在超渗产流与混合产流流域均能取得较高的精度.     

基于元胞自动机的分布式洪水预报研究

洪水预报是防洪减灾的重要技术手段,鉴于我国北方半干旱半湿润地区的特殊性,以栅格DEM为计算单元,将每个栅格作为一个子流域,对基于超渗产流机制的大伙房模型进行栅格化,构建栅格型大伙房水库流域产流模型。采用元胞自动机模型实现汇流模拟,把栅格产流计算结果作为每个元胞的产流输入,将二维圣维南方程作为转换规则,充分考虑地表径流、壤中流、地下径流三种水源之间的蓄渗关系,实现元胞之间的水量交换,最终构建基于元胞自动机和大伙房模型的分布式洪水预报模型。采用30场历史典型洪水对模型进行参数率定及精度验证,利用空间信息和粒子群算法进行参数优选。研究表明:新建模型与大伙房模型具有相同的预报趋势,而且新建模型各项指标的拟合程度均比大伙房模型有所提高,说明利用新建模型进行洪水预报是可行的。     

半湿润半干旱地区TOPKAPI模型的洪水模拟

为了探索分布式水文模型在半干旱半湿润地区的应用效果,选用基于物理的分布式水文模型TOPKAPI,研究其在国内中小流域的适用性。选取半湿润地区马渡王流域、板桥流域及半干旱地区志丹流域作为典型研究流域,分析2000年~2010年的8场洪水模拟精度等特征值。结果表明,模型在半湿润地区取得较好的应用效果,验证了模型的合理性和适用性;而在半干旱地区模拟精度较差,适用性不好,但可用于中小河流洪水模拟,基本满足流域洪水预警的应用要求。     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

分布式水文模型的构建与应用比较研究

为了给分布式水文模型在陕西省中小流域的进一步推广与应用提供参考,在板桥流域和马渡王流域分别应用TOPMODEL、TOPKAPI以及CASC2D等分布式水文模型对2000—2009年间的洪水进行模拟,从两流域的降雨径流关系、地形指数特征以及土壤植被分布等方面进行了分析。结果表明:在常发生超渗产流的板桥流域CASC2D模型的模拟效果较好,而在蓄满产流发生概率较高的马渡王流域采用蓄满产流模式的TOPKAPI模型表现更优。     

TOPMODEL模型在半湿润地区径流模拟分析中的应用及改进

为了使TOPMODEL模型结构更合理,并能够用于半湿润地区或半干旱地区的径流过程模拟,文章对TOPMODEL模型的蒸发产流模块以及汇流模块进行改进,在蒸发产流模块中添加植被冠层截留蒸散发模型和Holtan超渗产流模型,汇流模块中坡面汇流采用瞬时单位线模型,河道汇流采用马斯京根河道洪水演进模型。通过对半湿润地区流域内降雨径流过程的模拟验证,表明通过对TOPMODEL模型的改进,模型对半湿润地区的降雨径流过程模拟精度有很大的提高,拓展了TOPMODEL模型适用范围。     

TOPMODEL模型改进及应用研究

为了使TOPMODEL模型结构更合理,并能够用于半湿润地区或半干旱地区的径流过程模拟,文章对TOPMODEL模型的蒸发产流模块以及汇流模块进行改进,在蒸发产流模块中添加植被冠层截留蒸散发模型和Holtan超渗产流模型,汇流模块中坡面汇流采用瞬时单位线模型,河道汇流采用马斯京根河道洪水演进模型。通过对半湿润地区流域内降雨径流过程的模拟验证,表明通过对TOPMODEL模型的改进,模型对半湿润地区的降雨径流过程模拟精度有很大的提高,拓展了TOPMODEL模型适用范围。     

基于DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

基于GIS的DEM和分布式水文模型的应用比较

本文采用GIS地形分布技术和栅格技术，对TOPMODEL和新安江水文预报模型进行基于GIS的技术改造，构建了基于DEM栅格的TOPMODEL水文模型和基于GIS的TOPMODEL和新安江分布式水文模型，并将3个模型应用于黄河支流——洛河卢氏以上流域的水文模型的参数率定和模拟比较，以探讨 GIS技术的应用和模型的适应性。结果表明在该研究流域上，3个模型都能很好地进行水文过程模拟，其中基于DEM栅格的TOPMODEL模型可取得更好的效果。     

时变增益模型在辽宁干旱半干旱流域的适用性研究

自然流域属于典型复杂开放的系统,水文要素的时空变化具有高度非线性的特点,干旱半干旱流域尤其显著。因此,针对干旱半干旱流域降雨径流非线性问题,运用水文非线性时变增益模型(TVGM)、GR4J模型、总径流线性响应模型及线性扰动模型对辽宁省干旱半干旱流域日径流过程进行模拟分析,从2个精度衡量指标对4个模型的应用效果进行较为深入的对比分析,探究这4个模型在干旱半干旱流域降雨径流模拟中的适用性。结果表明:在辽宁省干旱半干旱流域的水文模拟中,TVGM模型适用性最好、GR4J模型次之,两种线性模型适用性较差。TVGM模型引入时变增益因子,综合考虑了土壤湿度、降雨强度等产流的关键要素,其模拟和验证效果都比较理想,体现了该模型的特色和应用价值。