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时空尺度对洪水模拟的影响研究

魏林宏  
【摘要】:本文以淮河的史灌河流域和流域内的黄泥庄、七邻为研究对象,对水文资料和下垫面信息进行空间分析,并构建概念性分布式水文模型;在此基础上着重对DEM分辨率变化和降雨时空变化对径流模拟的影响进行了探讨。 空间分析的目的在于提取和传输空间信息,对水文资料进行空间分析和处理是分布式水文模型应用的基础。通过平均法、包络线法和Cressman目标分析法三种聚合方法,通过距离反比加权、趋势面、Kriging和泰森多边形方法对DEM和降雨数据进行聚合和插值分析。分析结果表明DEM聚合的精度与地形复杂程度有关,地形越复杂,聚合的误差越大;当地形的变化不大时,各种方法插值的结果变化不大,而且插值的误差较小,当地形较复杂时插值的误差也随着增大,各种方法的优劣就更明显。最好的降雨插值方法是Kriging方法,但当雨量计的密度较低时这种方法的优势并不特别明显。 DEM提取河网,采用填平后以D8法为基础,用数字化主干河道和湖泊、水库(DMRLN)进行校正的方法相结合,得到的模拟河网较真实地反映了流域的河网结构。利用提取的流域水文特征作为概念性分布式水文模型的输入,通过模型的调试和验证,结果证明模型是合理的,可以用于洪水模拟。 随着分布式水文模型日趋广泛的应用,DEM的精度和其分辨率对水文模拟的影响已经引起人们的关注。文中分析了DEM分辨率变化,地形参数和提取的水文特征参数变化并引入信息熵理论,对DEM分辨率变化的信息量变化进行了评价,并对提取的水文特征参数对DEM信息熵的敏感性进行分析,在此基础上探讨了径流对DEM水平分辨率变化的敏感性以及DEM分辨率变化对水文参数的影响。 降水是径流模拟中最大的不确定因素之一,但同时又是洪水预报中最重要的信息。雨量站网为水文分析和水文模拟提供了必要的降雨数据,但是,雨量计测得的只是点雨量,不能很好的抓住降雨的空间分布信息,尤其是在大中流域。雷达测雨数据可以克服雨量计测雨的缺点,为廉价的获得高分辨率降雨提供了便利。文中对雨量计测得的降雨和雷达测雨产生的降雨时间和空间分布对洪水模拟的影响进行了深入地探讨。


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