TOPMODEL模型的空间尺度分析

以东江流域的岳城、胜前、东坑、蓝塘和九州五个子流域为例,应用前四个子流域分析DEM分辨率和流域大小对地形指数和TOPMODEL模型模拟结果的影响,探讨TOPMODEL模型对DEM分辨率的依赖性.结果表明:DEM分辨率对地形指数有着显著的影响,且径流模拟精度依赖于DEM空间分辨率,随着DEM空间分辨率的降低模拟得到的确定性系数逐渐减小.为了克服TOPMODEL模型难以考虑降雨空间分布不均对径流过程的影响,建立基于子流域的TOPMODEL模型,将基于子流域的TOPMODEL模型和整个流域的TOPMODEL模型应用九州子流域进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL模型能够得到精度更好的模拟效果,而且可以得到不同子流域对流域出口流量过程的贡献度,进而能够分析不同降雨情况下的流域出口洪水过程.     

TOPMODEL模型中的DEM尺度效应

TOPMODEL是目前被广泛应用的半分布式流域水文模型,它以地形为基础的特点使得DEM的空间分辨率成为影响模型模拟结果准确性的重要参数。不同分辨率的DEM将计算出不同的地形指数ln(α/tanβ)分布,其作为TOPMODEL的地形参数直接影响着模型的模拟结果。以10 m分辨率的DEM为原始数据,生成10~1 000 m等17种分辨率的DEM,使用地形信息熵的概念,比较不同分辨率的DEM对地形信息提取的影响。假设TOPMODEL在10 m分辨率的DEM计算的流量过程线为观测值,对比了不同分辨率的DEM对流量过程线和Nash效率系数产生的变化。对于所研究的流域,150 m分辨率是建立TOPMODEL模型的最佳值,300 m分辨率是保证模型结果有效的基本要求。使用Monte Carlo方法计算TOPMODEL中参数对DEM分辨率的敏感性,指出在模型的5个参数中,只有饱和导水系数T₀对DEM分辨率敏感。     

以地形为基础的流域水文模型——TOPMODEL及其拓宽应用

介绍了TOPMODEL的基本理论与理论基础及模型利用地形指数的不同空间分布,模拟水文响应的特性.由于以往TOPMODEL的应用只限于山坡尺度范围,本文试探将其应用范围拓宽,选择淮河流域为例,考察其在一般流域上的应用效果,并将TOPMODEL与新安江模型作了初步分析比较.     

TOPMODEL 模型在径流模拟中的改进与应用

合理的导水率假设关系对于提高TOPMODEL模型在流域径流模拟中的精度具有重要意义。以旬河流域为例,基于中国土壤水力参数集确定了流域导水率关系,将原TOPMODEL模型的指数型导水率关系修改为抛物线型,并通过引入植被冠层覆盖参数来改进TOPMODEL降雨模块。研究结果表明,选取适用于研究流域的导水率假设关系,可有效地提高TOPMODEL模型的模拟精度。同时,对于以林草地为主要土地利用类型的流域,考虑植被冠层截留的影响可有效改善模型模拟效果。     

TOPMODEL中平均地下水深计算方法的研究与应用

原TOPMODEL结构中流域平均地下水深计算缺乏物理意义,缺水深系统偏小,带来水量平衡的误差。本文对TOPMODEL中平均地下水深计算展开分析,讨论原TOPMODEL中平均地下水深计算产生负值的现象和原因,并通过引入临界地形指数和非饱和面积地形指数均值的概念,采用新的平均地下水深计算方法应用于TOPMODEL中。分析了新的平均地下水深计算方法的解析解,并通过算例分析该方法与原方法的区别。将新的平均地下水深计算方法结合到TOPMODEL中,结果计算流域平均地下水深不再出现负值,更具物理意义,壤中流计算也更合理。     

利用 Hoton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用,但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题.本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究.结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型.     

基于SRTM的SNOW—TOPMODEL模型在玛纳斯河流域的应用

基于分辨率90m网格的玛河流域SRTM数据,提取了玛纳斯河流域的河网和地形指数,生成的河网与实际河网基本接近。将加入融雪模块TOPMODE应用于玛河流域,对模型计算结果进行误差评价并分析误差产生的原因。由玛纳斯河流域应用加入融雪模块的TOPMODEL模型可以看出,该模型在玛纳斯河流域有较好的适应性,可以将此模型应用于玛纳斯河流域的洪水预报。     

利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用。但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题。本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究。结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型。     

TOPMODEL中地形指数计算方法的探讨

地形指数ln(α/tanβ)是一些以物理概念为基础的水文模型的重要参数。TOPMODEL是以计算ln(α/tanβ)指数及其分布为基础的。对于栅格DEM,α为上坡区域通过单位等高线长汇集到单元网格内的面积,反映径流在流域中任一点的累积趋势,tanβ为单元网格的坡角,反映重力使径流顺坡移动的趋势。目前普遍使用的计算该地形指数的方法为多流向法。方法中计算α和tanβ用的均是与流出单元网格流向垂直的等高线长。另外计算下坡单元网格累积汇流面积时没有考虑欲计算ln(α/tanβ)值的单元网格的面积。这些是不合理的。计算α值应该用与流入单元网格流向垂直的等高线长,据此提出了改进后的ln(α/tanβ)的计算方法。方法中计算下坡单元累积汇流面积时包括了欲计算ln(α/tanβ)的单元网格的面积。分析了两种方法计算结果间的差值。     

TOPMODEL模型在岩溶地区的改进与应用

为合理评价岩溶地区水资源,在充分考虑岩溶地区水文要素的空间异质性及各水文单元之间的相互联系的基础上,作者结合TOPMODEL模型的结构特点, 对模型进行了改进。该改进模型在子流域中采用TO PM ODEL模型作产流计算,根据河道的不同属性推求汇流时间,建立汇流模型,增强了模型的分布性,解决了由于岩溶地区地下河的存在无法使用TOPMODEL模型的问题。将此改进模型应用于鄂西蛤蟆颈水库控制流域进行模拟研究,得到了较为满意的模拟结果。