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基于DEM的分布式水文模型的研究与应用

郭太英  
【摘要】:流域内自然地理要素的空间差异导致了流域水文过程的时空变化。基于DEM的分 布式水文模型由于能够比较方便的考虑水文要素的空间差异,更接近于真实的降雨径流 形成的物理过程,为进一步提高水文模拟的精度提供了可能。地理信息系统、遥感和计 算机的飞速发展为分布式水文模型的研究提供了强大的技术支持,使得分布式水文模型 的应用成为可能。 首先,本文以法国东部罗纳河支流伊泽尔河上游流域为例,在参考大量文献的基 础上,以数字高程模型为基础,利用ArcInfo中的Desktop和Workstation为工作平 台,对流域进行数字地形分析。研究了基于DEM的流域特征的提取,包括水系的提取、 子流域的划分、流域边界线的提取、地形指数的计算、单元汇流路径长度的提取等。 然后,研究水文模型的产汇流机制,建立基于DEM的分布式水文模型。模型由两部 分组成:径流生成模块和径流演算模块。径流生成模块以山坡水文学理论为基础,重点 考虑流域地形的影响,分单元引入地形指数进行产流计算。在径流演算模块中,将分布 式瞬时响应表示为一个带有滞时的伽马函数,该滞时等于径流从网格所在位置至流域出 口经历的河道汇流的传播时间。 为了验证模型的可行性,本文选用了研究流域1998年-2002年的14场降雨,使 用本文所建立的分布式水文模型进行降雨-径流模拟。将模拟结果与实测径流过程进行 比较,经过分析表明,使用本文所建立的分布式水文模型能够取得较好的效果。


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