数字化流域水文模拟研究

论文题目: 数字化流域水文模拟研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水文学及水资源

作者: 井立阳

导师: 张行南

关键词: 数字高程模型,流水网,下垫面特征值,面雨量,新安江模型,流域水文模型参数

文献来源: 河海大学

发表年度: 2005

论文摘要: 水文预报的基本依据是水文、气象、地形、地质等实测资料,这些实测资料的改变对预报成果影响很大。本文针对面雨量计算、流域下垫面特征值对水文预报影响进行研究,为最终的数字流域水文模型研制建立理论基础和探寻可行的技术方案。 本文利用地理信息系统空间分析的功能,由数字高程模型导出流域排水网,在此基础上提取汇流路径长度、坡度等地形特征值;研究在不同网格DEM基础上生成的流水网的有效性及地形特征值的规律,为流域水文模型参数的确定,提供定量依据。结果表明:流水网有效性与DEM网格大小和地表粗糙度有关,随着地表粗糙度增大,流水网有效性的DEM网格尺寸也增大;地形特征值随着DEM网格增大按一定规律变化,为实际应用提供了依据。以GIS为基础,寻求流域面雨量与雨量站均匀度的相关关系,分析比较了相关分析和离散数据网格化法两种雨量插值方法对洪水预报精度影响。缺测站点的多少及其所在的位置对面雨量计算结果影响很大,相关分析法适用于缺测站点较多并形成较大缺测区域的情况下,离散数据网格化法不适用;缺资料站点位于有资料站点中间的情况下,两种方法都适用。建立了新安江模型参数SM、KI、KG、CS、CI、CG、X和下垫面特征值的相关关系。由相关关系和下垫面特征值采用反演的方法推求上述参数的反演值,并进行可靠性分析。经小流域模拟验证发现利用地貌地形特征与产汇流参数的相关关系进行水文模拟是可行的。利用相关关系,在不同地区研究了满足实际洪水预报要求的DEM分辨率问题。本文以三峡区间和福建龙岩地区小流域为例研究满足实际洪水预报要求的DEM分辨率问题。结果表明:根据下垫面特征值确定模型参数时,应根据地形高低起伏的不同而采用不同网格大小的DEM。在山区DEM网格小于800米时,丘陵地区DEM网格小于400米时,模拟结果能满足实际洪水预报要求。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外水文模型发展及趋势

1.2.2 面雨量计算方法综述

1.2.3 地理信息系统(GIS)在水文水资源领域中的应用

1.3 论文研究的主要内容

1.3.1 流域流水网的推求与研究

1.3.2 不同地形DEM网格大小的确定

1.3.3 流域水文模型参数的地理学推求方法研究

1.3.4 无资料地区流域水文模型参数的确定

1.3.5 流域面雨量计算及雨量的空间插值

第二章 流域下垫面特征值

2.1 研究流域概况

2.2 数字高程模型应用及流水网对比分析

2.2.1 数字高程模型

2.2.2 流水网对比分析

2.3 单元面积划分

2.4 地形特征值对比分析

2.5 地质地貌特征值

2.5.1 地质特征值

2.5.2 土地利用特征值

2.5.3 单元面积地质、植被特征值

2.6 小结

第三章 面雨量计算

3.1 不同站网面雨量分析计算

3.1.1 广东西江流域

3.1.2 福建龙岩流域

3.2 雨量资料插补分析

3.2.1 站与站之间的相关关系

3.2.2 离散数据网格化方法

3.3 面雨量计算方法对洪水模拟精度的影响

3.4 小结

第四章 基于下垫面特征值的流域水文模拟

4.1 新安江流域模型

4.1.1 新安江模型结构

4.1.2 模型参数

4.2 小流域模型参数率定

4.2.1 三峡区间流域

4.2.2 福建龙岩流域

4.3 地形、地质地貌特征值与产流参数

4.3.1 森林率P与流域平均自由水蓄水容量SM

4.3.2 地质特性指标M与壤中流出流系数KG、地下径流出流系数KI

4.4 地形特征值与汇流参数

4.4.1 坡面汇流参数CS、CI、CG和流域平均坡度S、平均汇流长度L

4.4.2 马斯京根法参数X与河道平均比降J

4.5 基于下垫面特征值的流域水文模拟

4.5.1 基于相关关系的水文模拟

4.5.2 不同DEM网格基础上的水文模拟

4.6 小结

第五章 总结

5.1 论文总结

5.2 创新点

5.3 论文不足和有待进一步研究的内容

参考文献

作者从事过的科研项目

研究生阶段论文发表情况

致谢

发布时间: 2006-01-16

参考文献

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• [2].流域水文过程与生态环境演变的耦合关系[D]. 徐海量.新疆农业大学2005
• [3].基于RS和GIS的水文模型以及洪灾监测评估系统的研究[D]. 彭定志.武汉大学2005
• [4].基于GIS & RS的长江流域区域地表水循环研究[D]. 薛根元.南京信息工程大学2007
• [5].分布式水文模型在长江流域的应用研究[D]. 许继军.清华大学2007
• [6].我国东部地区气候变化模拟预测与典型流域水文水质响应研究[D]. 刘梅.浙江大学2015
• [7].流域水文建模及预报方法研究[D]. 郭俊.华中科技大学2013
• [8].未来气候下内蒙古呼伦湖流域水文数值模拟[D]. 王志杰.内蒙古农业大学2012
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