网格型松散结构分布式水文模型及地貌瞬时单位线研究

论文摘要

探讨了当前比较流行的几种降雨量空间插值方法的优缺点和适用条件。考虑到地形对降雨的影响作用,以协克里金方法为基础,引入高程信息作为影响降雨的第二控制因素,建立了考虑高程影响的协克里金降雨空间插值方法。分别利用泰森多边形法、距离平方倒数法、普通克里金方法及协克里金方法对沿渡河流域不同时间尺度的降雨空间模式进行插值计算,初步证明所建议的方法具有较好的计算效果。 以蓄满产流理论为基础,建立了一个网格型松散结构的分布式流域水文模型。深入探讨了单元网格的降雨输入和产汇流计算方法。利用考虑高程影响的协克里金方法确定单元网格时段降雨量;利用遥感资料获取研究区域内的植被覆盖情况、土地利用分布情况等;建立了最大缺水量同地形指数之间的函数关系,基于数字高程模型确定单元网格中净雨的汇流路径,从而解决了模型产汇流计算过程中的降雨输入和参数网格化问题。将模型应用于长江三峡区间沿渡河流域的水文过程模拟并与集总式新安江模型相比较,取得了较好的模拟计算结果。 鉴于现有地貌单位线理论中忽略水动力参数空间变化这一条件,基于地貌扩散和水动力扩散的地貌单位线分析方法,提出了等价路径水动力参数的概念,建立了考虑水动力参数空间变化的地貌瞬时单位线。考虑到河网形态所表现出的自相似性质,以分形方法为基础,构造出理想河网的自相似网络并推导出各步生成网络的宽度函数的计算方法,改正了前人计算方法中的不合理之处,利用累积宽度函数寻找出最佳的拟合网络。以所得宽度函数为基础,考虑水动力参数的空间变化,构建了基于宽度函数的地貌瞬时单位线,用于实际流域的汇流计算,取得了较好的计算结果。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 降雨资料的处理方法
• 1.2.2 分布式流域水文模型的发展
• 1.2.3 地貌单位线研究综述
• 1.3 研究内容及主要技术路线
• 1.3.1 考虑高程影响的降雨空间插值
• 1.3.2 网格型松散结构分布式水文模型的构建
• 1.3.3 考虑水动力参数空间变化的地貌单位线研究
• 1.4 研究区域概况
• 1.4.1 流域水系
• 1.4.2 气象条件
• 1.4.3 水文特性
• 1.4.4 基础资料
• 第二章 降雨空间分布模式的选择
• 2.1 空间插值
• 2.2 协克里金方法
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 协克里金插值
• 2.3 引入高程的协克里金方法
• 2.4 精度检验
• 2.5 实例应用
• 2.6 小结
• 第三章 网格型松散结构分布式水文模型
• 3.1 概述
• 3.1.1 空间离散
• 3.1.2 分布式水文模型的分类
• 3.1.3 分布式水文模型涉及的几个理论问题
• 3.1.4 发展前景
• 3.2 网格型松散结构分布式流域水文模型的构建
• 3.2.1 冠层截留
• 3.2.2 蒸散发
• 3.2.3 单元网格上的产流
• 3.2.4 网格蓄水容量的确定
• 3.2.5 单元格汇流
• 3.2.6 河道汇流
• 3.2.7 壤中径流汇流及地下径流汇流
• 3.3 模型预处理
• 3.3.1 基于DEM的流域信息提取
• 3.3.2 网格演算次序的生成
• 3.4 模型计算流程
• 3.5 算例
• 3.5.1 模型的率定与验证
• 3.5.2 成果分析
• 3.6 小结
• 第四章 考虑水流空间变异性和宽度函数的GIUH
• 4.1 概述
• 4.2 GIUH的理论推导
• 4.2.1 理论基础
• 4.2.2 状态空间模型
• 4.2.3 持留时间分布函数
• 4.2.4 扩散效应
• 4.3 水动力参数空间变化条件下的GIUH
• 4.3.1 扩散系数的修正
• 4.3.2 水动力参数随空间变化的GIUH
• 4.4 由自相似网络构建河网宽度函数
• 4.4.1 河网的自相似性
• 4.4.2 自相似网络的生成
• 4.4.3 宽度函数的生成
• 4.4.4 基于宽度函数的地貌瞬时单位线（WGIUH）
• 4.5 实例研究
• 4.5.1 基于状态—空间模型构造的GIUH
• 4.5.2 基于宽度函数的GIUH
• 4.5.3 洪水模拟计算
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.1.1 主要研究内容
• 5.1.2 创新点
• 5.2 有待进一步研究的问题
• 5.3 展望
• 参考文献
• 博士研究生阶段的论文发表情况
• 致谢