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基于系统理论的半干旱半湿润流域洪水预报模型的研制及其应用

张海瑞  
【摘要】: 在流域水文模型的研制工作中,南方湿润地区的工作做的较多,计算方法也比较成熟,而半干旱半干湿(后文简称半干湿)地区的工作做的较少,无论国外的还是国内的流域水文模型,在半干湿地区使用时都存在某些问题。因此深入研究半干湿地区的水文模拟具有重要意义。 本文首先完整地介绍了现有半干湿地区双超产流模型的基本概念,进而利用对比和分类等方法对双超模型的结构、参数和存在的问题等方面做了全面细致的剖析。通过分析,可以清晰的认识到双超模型的优缺点。同时,文章也简单介绍了大家非常熟悉的新安江模型,并且利用系统建模的理论对新安江模型在湿润地区成功应用的原因做了全面的剖析。 在对已有两个水文模型综合客观的全面分析之后,本文又研究了半干湿地区的水文特性,并在此基础上,以系统建模的原则为指导,建立了一个针对半干湿地区的新的水文模型—SAH模型(semiarid and semi-humid的缩写)。然后详细的介绍了组成SAH模型的结构部件以及模型的特点。 为了检验SAH模型的有效性,把将SAH模型、双超模型和新安江模型同时应用于山西文峪河上游流域。通过14个场次降雨径流资料的模拟计算,可以看出:SAH模型相对于其他两个模型具有其独到的优点,模型的结构基本合理,不存在明显的系统偏差,模型的参数设置也符合系统建模的要求。 水文模型参数设置的合理性对模型来说是至关重要的。在本文的最后一章中,利用实际流域模拟的参数结果对参数间的相关性和各个参数的敏感性做了分析,通过分析得出这样的结论:SAH模型中层与层之间某些参数具有一定的相关性,但是总体而言,层与层之间参数还是比较独立的,参数的相关性主要存在于层内:SAH模型产流的8个参数中有3个低敏感的参数,4个中等敏感的参数,1个高敏感的参数,这种参数敏感程度的组合使得模型具有较好的稳定性。 经过对SAH模型与双超模型和新安江模型在实际流域应用的对比,以及对SAH模型结构合理性和参数敏感性、相关性等方面的理论分析,初步判断SAH模型的结构基本符合半干湿地区的产流规律,模型建立所依据的原理和数学方法与系统建模的要求相一致。


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