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流域地理过程分布式物理模型体系的集成与应用研究

赵寒冰  
【摘要】:本文旨在以流域为研究单元,选择适宜的时间与空间尺度,综合研究气象、水文、地形、土壤、植被等主要地理因素之间各种相互作用,建立与之相关的数学模型(机理模型,即物理模型)体系,从而实现自然地理过程的定量化表达,最终用来指导生产管理与科学实践。 在参与导师曾志远教授主持的国家自然基金项目“流域土壤和水资源模拟模型的集成和系统化及其应用”研究过程中,结合该项目之前多个项目工作积累的大量数据基础与模型基础,论文充分利用现有资源,研究模型结构、机理及模型间的相互关系,同时通过深入研究模型集成的理论与方法,用模块化的方法将之集成与系统化,成为可以利用的流域模拟与辅助决策工具。 论文的主要研究内容和研究成果如下: (1)较为系统的研究了流域模拟和流域模型集成的理论、方法与技术,重点研究遥感技术、GIS技术以及相关学科较成熟的模型相结合的技术,实现了GIS技术进行部分参数自动赋值。实践证明,流域模型与GIS、遥感技术的集成促进了流域模拟技术的发展,并使得自然地理过程高度定量化成为可能。 (2)在现有GIS技术基础上,以流域-子流域-水文响应单元方式对研究区进行了分布式空间离散,成功实现了产水、产沙、水库模块的同时段模拟计算以及流域汇流模拟技术,在部分参数无资料或缺资料的条件下也能进行模拟。 (3)充分利用现有的数据基础,把研究区-江西潋水河流域划分为102个子流域、649个水文响应单元,以日为单位的时间尺度进行了10年的计算机模拟,取得了多种地理过程模拟结果。根据模拟结果分析,产水年平均精度为88.55%,确定性系数为71.16%,产水10年月平均精度为81.80%,确定性系数为95.40%;产沙的模拟结果虽然在趋势上已经与实测值相似,但模拟值的精度还不尽人意,有待进一步提高。


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