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《河海大学》 2007年
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黄河中游分布式水沙耦合模型研究

金鑫  
【摘要】: 随着计算机计算能力的不断加强和GIS、RS等技术的进步,以及人类对土壤侵蚀规律认识的提高,土壤侵蚀模拟已从经验统计模型、具有一定物理基础的集总式概念模型发展到了以分布式模型为研究重点的阶段。 本文在前人对土壤侵蚀规律认识和研究的基础上,将侵蚀过程分为坡面降雨溅蚀、坡面径流侵蚀、沟道径流侵蚀和沟道重力侵蚀4个子过程,以100mDEM为数据源提取了水沙过程计算所需的流域特征,采用反距离平方权重法进行降雨的插值计算,以霍顿下渗曲线和圣维南方程组为基础,建立了逐网格计算的分布式产汇流模型。在此基础上,根据泥沙分离速率与径流分离能力、挟沙力、实际输沙率之间的函数关系,建立了考虑重力侵蚀影响的逐网格输沙计算的分布式产输沙模型,并将产汇流和产输沙模型进行了耦合。模型根据汇流宽度将坡面栅格划分为坡面细沟和细沟间,将河道(沟道)单元划分为沟道和坡面,在坡面细沟间和河道(沟道)单元的坡面部分直接进行降雨溅蚀的计算。当坡面细沟水流平均深度小于6mm时,在细沟内同时进行水流侵蚀和降雨溅蚀的计算。由于无法定量确定重力侵蚀的产沙量,在侵蚀模拟中考虑的是重力侵蚀对产输沙过程的影响,即根据影响重力侵蚀发生的内外因素,确定发生重力侵蚀的具体单元,并认为重力侵蚀发生后,其产沙量一定大于该单元的沟道水流最大可挟沙量,将该单元的水流最大可挟沙量作为泥沙输出量。 用小理河流域的实测水沙过程对所建立的水沙耦合模型进行了率定和验证,结果表明,水沙耦合模型具有一定的计算精度。基于逐网格汇流和输沙计算的优势,本文对水沙过程的分布式输出进行了尝试,体现了分布式水沙耦合模型的潜力。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TV143

【参考文献】
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