论文摘要
水文系统是由各种不同等级子系统组成的复杂系统，且这个系统内的不同层次和不同运行周期上存在着明显的时空尺度。作为描述各种尺度中水文特征的空间数据与模型自然也有尺度特征。论文对流域范围内的点雨量插值的时空尺度、基于万有引力公式形式的点雨量插值算法、雨量站站网的密度优化、流域水文相似性及其度量、水文多尺度仿真等若干水文尺度问题进行了研究。 点雨量插值对于分析雨量二维空间分布变化特征、计算面雨量、解决水文尺度中分辨率和雨量站网规划等研究具有重要现实意义。本文对距离反比、普通Kriging和PRISM三种常用点雨量插值算法在原理、适用范围和优缺点等方面进行了对比分析；根据雨量站点的平面三角几何关系，提出了参证插值站点的选择方法，使得参证插值站点的选择更合理。根据万有引力原理，任意雨量站雨量与待插值点雨量存在着万有引力。通过计算任意一个参证插值站点与待插值点的万有引力占所有参证插值站与待插值点的万有引力的标量之和的比例来确定插值权重，并提出了消减权系数的计算方法，从而研究了基于万有引力的点雨量插值算法，并实例证明了该算法具有较高的插精度。 水文相似性问题是水文尺度问题研究中的一个热点问题，但是关于水文相似的程度，并没有具体量化的研究。本文分别从流域下垫面、河网发育情况、产汇流影响因素等角度，探索性的提出了几个水文相似性评定指标，并采用层次分析法计算每种水文相似性指标在计算水文相似程度中的权重。以江西雨量站网密度实验区中的朗口和银山流域为研究对象，实例计算了两个流域的相似程度，并通过两个流域的单位线和径流过程线进行了初步验证，认为水文相似度是定量化研究水文相似性问题的有用工具。 从水文尺度与水文模型系统的原理、结构、复杂度、资料的角度分析二者之间的相互联系，研究了水文模型尺度性的数学描述，有助于定量化研究水文模型的尺度性；提出了水文多尺度仿真的概念和必要性，并对水文多尺度仿真的方法与转换等问题进行了阐述。以江西雨量站网实验研究区为研究对象，建立了一个水文多尺度仿真系统。在此系统上以抽站法和水文模拟法相结合，从水文尺度问题研究的角度，采用多水文模型族、多尺度站网密度组合，验证了雨量站的布设密度。
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前言摘要Abstract目录图目录表目录第一章 绪论1.1 选题背景1.2 论文研究的目的和意义1.2.1 水文尺度及水文尺度问题1.2.2 水文尺度分析的重要性1.3 国内外研究现状1.3.1 非线性与水文尺度的关系1.3.2 尺度转换与尺度分析1.3.3 水文尺度问题有待研究的主要内容1.4 论文研究的主要内容和技术路线1.4.1 主要内容1.4.2 技术路线1.5 研究流域概况第二章 雨量插值的时空尺度问题2.1 雨量的时空展布2.1.1 插值基本准则与评定指标2.1.2 常用雨量插值算法2.2 雨量插值的时空尺度2.2.1 参证站的选择算法2.2.2 三种插值方法的比较2.3 基于万有引力公式形式的插值算法2.3.1 插值主要公式2.3.2 权重的推求2.3.3 插值方法比较2.3.4 插值精度验证2.4 本章小结第三章 流域水文相似性3.1 水文相似性3.1.1 水文相似性概念与类型3.1.2 水文相似要素与研究原则3.1.3 水文现象相似与水文物理相似3.1.4 水文相似的同态与同构3.1.5 水文相似性度量方法3.2 水文相似性评定指标3.2.1 DEM在流域水文中的应用3.2.2 地形地貌指标3.2.3 土壤地质指标3.2.4 植被覆盖指标3.2.5 气象因素指标3.3 水文相似度计算3.3.1 水文相似性指标体系3.3.2 水文相似度计算3.3.3 水文相似度的验证3.4 水文相似度的应用3.4.1 数据处理及流域特征提取3.4.2 日径流模拟3.4.3 流域水文相似性评价3.5 本章小结第四章 流域水文多尺度仿真4.1 水文模型系统的尺度性4.1.1 水文模型系统尺度性研究的必要性4.1.2 水文模型系统的主要尺度性4.1.3 尺度分析理论基础与要素4.2 水文多尺度仿真理论4.2.1 基本概念4.2.2 仿真必要性4.2.3 仿真基本要素4.2.4 仿真研究方法4.2.5 仿真技术支撑4.2.6 仿真一致性与校验4.3 水文多尺度仿真系统4.3.1 系统设计原则与框架4.3.2 流域水文模型构建4.3.3 仿真系统主要功能4.4 水文多尺度仿真应用4.4.1 分析指标与分析方法4.4.2 雨量站网密度仿真4.5 本章小结第五章 总结与展望5.1 总结5.1.1 主要研究内容5.1.2 主要创新点5.1.3 有待进一步研究的问题5.2 展望参考文献附录A附录B攻读博士学位期间所从事的科研工作攻读博士学位期间发表的文章致谢
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