地形指数算法对TOPMODEL模拟精度的影响

TOPMODEL是以地形为基础的半分布式流域水文模型，地形指数为该模型最为核心的内容之一。简要介绍了地形指数计算中较为常用的单流向法、多流向法和改进的多流向法，并以东江流域中的小试验流域星丰为例，探讨了不同的地形指数计算方法对TOPMQDEL模拟精度的影响。洪水的研究结果表明，采用改进的多流向法所得到的模拟精度更高。     

基于子流域的TOPMODEL模拟研究

 TOPMODEL是根据水文相似性——地形指数相同的栅格划分为同一产流单元进行产流计算,但是其不能考虑降雨和地形指数统计分布曲线等流域地形地貌信息的空间不均匀性。通过对流域DEM处理,建立了基于水系子流域的TOPMODEL。该模型考虑了降雨、地形指数分布曲线等空间不均匀性。将基于子流域的TOPMODEL和TOPMODEL应用在九州流域,并进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL更能反映流域的实际情况,模拟的结果更加合理。可以预测不同子流域降雨组合下的流域出口的流量过程。     

基于TOPMODEL的辽宁省洪水预报方案研究

TOPMODEL是一个以地形为基础的半分布式流域水文模型,本文以辽宁本溪市四道河子水文站以上流域为例,基于TOPMODEL,根据流域土壤、地形等实际状况,确定模型参数取值,依据模型优化参数对流域场次洪水进行模拟,得到流域的洪水预报方案,为模型在辽宁省流域洪水预报中的广泛应用提供参考。     

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。     

DEM网格尺度对水文模拟影响的研究

选择汉江上游旬河流域为研究对象．研究了DEM网格尺度对提取流域地形特征参数的影响．采用基于地形指数的TOPMODEL模型进行水文模拟，进而分析DEM网格尺度和不同流向分配方法对径流模拟结果的影响。结果表明，DEM网格尺度对流域地形特征参数的影响还比较大，但由于模型参数率定采用了优选算法，掩盖了不同DEM网格尺度和不同流向分配方法计算的地形指数的差别．使得模拟的结果相差不大。但随着网格尺度的增大．多向分配法模拟的结果要比单向分配法好一些。     

TOPMODEL水文模型在九龙江北溪流域洪水模拟中的应用

该文以漳平水文站站址所在河道断面以上的九龙江北溪流域为研究区域,利用数字高程模型(DEM)处理的地形指数和距离面积分布函数、区域自动气象站雨量资料作为TOPMODEL水文模型的输入资料,以水库坝址及水文站站址进行流域单元划分,分单元流域模拟重要洪水过程的逐时流量,以水库入库流量和水文站点逐时实测流量作为模型率定依据,优化调整可应用于研究区域的水文模型参数。研究结果表明:TOPMODEL水文模型在研究流域内对洪水过程总平均确定性系数为0.88,平均径流深误差为-4.63%,平均洪峰误差为14.92%;水库入库流量模拟效果好,确定性系数达0.90。这表明TOPMODEL对九龙江北溪流域洪水预报模拟有一定的适用性,可作为洪水预报的参考依据。通过结合更多的洪水过程数据不断优化调整模型参数,应用本地化TOPMODEL水文模型和区域数值预报产品的逐时降水资料,将为水库入库流量及中小河流流域精细化水文气象预报服务的开展提供客观定量的预报产品。     

基于地形的东江流域水文模拟

通过研究流域不同的面积大小和地形条件对模拟结果的影响来研究TOPMODEL的在东江流域的潜在实用性.选择东江上游8个受人类活动影响较小的小流域进行模拟研究,研究表明径流模拟的精度较高,参数变化范围较小,模型在此流域是合适的,为TOPMODEL在整个东江流域的模拟奠定基础.且可以为进一步研究东江流域水资源评价服务.     

西枝江流域水文预报技术及应用

随着社会经济的发展,城市化带来的防洪问题越来越突出。安墩水流域是西枝江上游受人类活动影响相对较小的流域,选择此流域进行模拟研究TOPMODEL和新安江模型在西枝江流域水文预报的适用性。从TOPMODEL和新安江模型模拟结果可以看出模拟径流的精度较高,而且参数变化范围较小,2个模型在此流域是合适的,为TOPMODEL和新安江模型在整个西枝江流域的模拟奠定基础。     

流域水文模型识别方法研究与应用

基于模型产汇流机理,分析对比水文模型适用性,建立考虑气候特征、下垫面条件和人类活动影响的流域水文模型识别的指标体系,并以辽宁东部各中小流域为研究对象进行实例研究。分析了研究区域的气候特征,将新安江模型、大伙房模型和TOPMODEL模型作为备选模型,利用主成分分析法确定流域面积/主河道长度、河道比降、森林覆盖率、地形指数和气候类型作为流域水文模型识别的输入指标,进而采用层次分析法识别适用于各研究流域洪水模拟的水文模型。洪水模拟结果表明:所建立的流域水文模型识别指标体系有代表性,所识别的水文模型可很好地反映流域的产汇流特性。     

基于DEM的汉中流域水文过程分布式模拟

选择汉江上游的汉中流域为研究对象,在基于栅格DEM流域水文特征的获取和降雨空间插值的基础上,建立了基于TOPMODEL的松散耦合型结构的分布式水文模型.应用该模型对汉中流域的水文过程进行模拟,结果表明:该模型的模拟精度与集总式TOPMODEL和集总式三水源新安江模型基本相当,而且能够得到流域内部产汇流的分布状况等信息,基本上能够满足流域水资源规划与管理的需求.     

通过流量放大减小水文模拟与预报不确定性的应用研究

应用TOPMODEL模型,采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,以属于半干旱地区的东湾流域为例,探讨径流系数在水文模拟与预报中的影响作用。通过其影响来提高径流系数较低地区的模拟精度,减小水文模拟与预报的不确定性。研究发现,模拟精度随着径流系数增大而提高,并在径流系数为0.5附近达到峰值后逐渐降低。基于此通过流量放大的改进方法进行东湾流域的水文模拟,改进后的结果有较大改善。     

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TOPMODEL的DEM空间尺度转换关系探讨

由于地形指数的计算与数字高程模型DEM空间分辨率紧密联系,采用TOPMODEL进行水文过程的模拟通常受到DEM分辨率的影响。本文引入分辨率因子考虑DEM分辨率对单宽上坡集水面积的影响;对坡度应用分形的方法,将计算地形指数的尺度变化方法与TOPMODEL进行耦合,构建不受DEM分辨率影响的TOPMODEL,并将其应用于褒河流域的9场次洪模拟,结果表明,使用27″分辨率的DEM数据作为模型输入,不受DEM分辨率影响的TOPMODEL模拟得到的结果较接近于3″分辨率DEM数据下的结果。该方法能在一定程度上削弱DEM分辨率对TOPMODEL模拟精度的影响,是一种合理可行解决水文过程中尺度问题的有力工具。     

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。     

Assessment of water conflict in Mae Chaem River Basin,Northern Thailand

For this study, we conducted a quantitative water resources assessment of the Mae Chaem River Basin, Thailand, an area with dry season water scarcity and water use conflicts between upstream and downstream inhabitants. The block-wise TOPMODEL with the Muskingum–Cunge flow routing method (BTOPMC) was used to predict run-off in 21 sub-basins and Geographic Information System (GIS) was employed to collect information for crop water demand evaluation. Four sub-basins exhibited critical water conditions in 2000. The conversion of forestlands into agricultural lands during the past decade has engendered water scarcity in the dry season and flooding in the wet season.     

Application of TOPMODEL in Buliu River Basin and comparison with Xin'anjiang model

Along with the rapid development of computer and GIS technology, hydrological models have progressed from lumped to distributed models. TOPMODEL, a bridge between lumped and distributed models, is a semi-distributed model in which the predominant factors determining the formation of runoff are derived from the topography of the basin. A test application of TOPMODEL in the Buliu River Basin is presented. For the sake of comprehensively evaluating the TOPMODEL, the Xin’anjiang model, a classic lumped hydrological model, was also applied in the basin. The structural differences and the simulation results of the two models are compared and analyzed.     

TOPMODEL for Streamflow Simulation of a Tropical Catchment Using Different Resolutions of ASTER DEM: Optimization Through Response Surface Methodology

The unavailability of proper hydrological data quality combined with the complexity of most physical based hydrologic models limits research on rainfall-runoff relationships, particularly in the tropics. In this paper, an attempt has been made to use different resolutions of DEM generated from freely available 30 m-based ASTER imagery as primary input to the topographically-based hydrological (TOPMODEL) model to simulate the runoff of a medium catchment located in the tropics. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize the most sensitive parameters for streamflow simulation. DEM resolutions from 30 to 300 m have been used to assess their effects on the topographic index distribution (TI) and TOPMODEL simulation. It is found that changing DEM resolutions reduces the TOPMODEL simulation performance as the resolutions are varied from 30 to 300 m. The study concluded that the ASTER 30 m DEM can be used for reasonable streamflow simulation of a data scarce tropical catchment compared with the resampled DEMs.     

TOPMODEL 在韩江流域暴雨径流模拟中的应用研究

该文借助ArcMap与GRIDATB计算地形指数-面积分布函数,运用TOPMODEL模型对广东省韩江棠荆流域的暴雨径流进行研究,利用该流域1989-2004年的降雨、蒸发与流量资料,采用地貌参数法与人工调参法对其中的6场洪水进行模型参数的率定,使用另外的6场洪水进行模型的验证,并对影响模型模拟精度的因素进行了讨论。在参数率定期及验证期的确定性系数平均值可达82.05％和76.58％,结果表明,该模型可用于韩江棠荆流域的暴雨径流模拟。该研究成果对广东省中小流域的洪水预报具有重要的实际意义。     

Application of GIS-based SCS-CN method in West Bank catchments,Palestine

Among the most basic challenges of hydrology are the prediction and quantification of catchment surface runoff.The runoff curve number(CN)is a key factor in determining runoff in the SCS(Soil Conservation Service)based hydrologic modeling method.The traditional SCS-CN method for calculating the composite curve number is very tedious and consumes a major portion of the hydrologic modeling time.Therefore,geographic information systems(GIS)are now being used in combination with the SCS-CN method.This paper assesses the modeling of flow in West Bank catchments using the GIS-based SCS-CN method.The West Bank,Palestine,is characterized as an arid to semi-arid region with annual rainfall depths ranging between 100 mm in the vicinity of the Jordan River to 700 mm in the mountains extending across the central parts of the region.The estimated composite curve number for the entire West Bank is about 50 assuming dry conditions.This paper clearly demonstrates that the integration of GIS with the SCS-CN method provides a powerful tool for estimating runoff volumes in West Bank catchments,representing arid to semi-arid catchments of Palestine.