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基于MapWinGIS的分布式水文模型构建与应用

郑大鹏  
【摘要】:本文是在开源GIS技术支持下,基于蓄满产流和超渗产流,提出一种流域分布式水文模拟方案的构建方法,并实现了基于子流域的大尺度分布式水文模拟系统。同时,利用该系统对中国东部淮河流域和赣江流域进行不同情景下的洪水模拟,为流域内洪水预报、抗洪减灾等提供决策参考。 本文的主要研究内容有: 1、探索、分析、掌握开源GIS平台MapWinGIS的关键开发技术。 2、研究分布式水文模型的构建方法。模型采用模块化思想,主要分为蒸散发模块、产流模块、和汇流模块。掌握各模块的理论基础,并提出实际应用中的解决方法,最后构成一套完整的分布式水文模型的构建方案。 3、编程实现分布式水文模型的构建方案,开发基于子流域的大尺度分布式水文模拟系统。系统开发平台为MapWinGIS,开发语言为C#,利用平台提供的ActiveX控件,采用plug-In技术,运用模块化编程的思想,将流域水文过程分为蒸散发模块、地表径流模块、壤中流模块、地下径流模块和河道汇流模块,支持多种产流模型和汇流模型。 4、基于子流域的大尺度分布式水文模拟系统的应用。选择中国东部2个典型流域作为实验流域,利用DEM数据提取流域水系、子流域等资料作为模型输入参数,选取多场洪水数据,率定模型参数并在不同情景下模拟实验区的洪水过程,最后分析各实验区的模拟结果,得到的结论有:(1)流域内水库主要起拦蓄作用,对洪量和洪峰流域消减作用明显。(2)土壤湿度与模拟结果成正比,湿度越大,模拟值相对偏大。 研究结果表明基于子流域的分布式水文模拟系统具有以下优点:(1)系统以DEM数据为基础,计算单元为DEM数据提取的下垫面条件相对均匀的子流域,可简化本研究所考虑的水文过程,进而简化传统水文模型的计算方法,增加系统的运算效率;(2)系统考虑了人类活动对流域水文过程的影响,更能准确的重现流域水文过程;(3)系统的产流机制综合考虑了蓄满产流和超渗产流,使系统的适用性增强,在干旱地区和湿润地区的模拟结果均令人满意;(4)系统还具有良好的扩展性,开发人员可依据需求方便的添加已有模块的计算方法或自己所需的功能模块等。


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