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基于不规则三角形网格的物理性流域水文模型研究

王蕾  
【摘要】: 物理性流域水文模型基于严格的数学物理方程构建,参数具有明确的物理意义,可应用于缺资料地区以及气象或下垫面变化条件下的水文模拟和预测,得到了水文学家的广泛关注,在遥感等空间观测技术迅速发展的今天更成为流域水文模拟理论研究和实践应用的重要方向。但现有的物理性流域水文模型多基于规则矩形网格建立,难以有效解决下垫面空间变异性描述精度和计算效率之间的矛盾,基于不规则网格构建流域水文模型是大尺度水文模型发展的新趋势。 目前基于不规则网格构建准物理性流域水文模型,需要在研究区域空间离散的基础上,对流域水文过程进行一定程度的概化,基于“流带-坡面单元”的GBHM模型和基于Vironoi单元的tRIBS模型是其中的典型代表。根据这一思路,论文构建了基于水文相似坡面单元的准物理性流域水文模型,用于岩溶发育地区的水文模拟,并考虑人类取用水活动的影响,丰富了基于不规则网格的准物理性流域水文模型的构建方法,在沁河流域水资源形成转化分析中得到了满意的结果。 从描述流域水文过程严格的数学物理方程出发,基于不规则网格构建完全的物理性流域水文模型是流域水文模型理论研究深化的必然要求。论文总结了流域空间离散方法中规则网格和不规则网格的优缺点,讨论了有限差分法、有限元法、有限体积法和边界元法等数值方法在物理性流域水文模型数值求解中的适用性,并基于一般不规则网格推导了流域主要水文过程数学物理方程的有限体积法离散格式,建立了基于一般不规则网格物理性流域水文模型的数学框架,并具体基于不规则三角形网格建立了物理性流域水文模型,研究了综合多种地理信息生成不规则三角形网格的方法和原则。 论文以半干旱半湿润区的沁河流域为对象,进行了基于不规则三角形网格的物理性流域水文模型的初步应用和验证。结果表明,不规则三角形网格能够以较少的网格数高精度地描述流域下垫面的空间变异性,模型能够对径流过程给予较好地模拟和预测。


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1 王蕾;基于不规则三角形网格的物理性流域水文模型研究[D];清华大学;2006年
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