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双超式产流模型的理论及应用研究

晋华  
【摘要】:受降水、地表特征和包气带诸多动态和随机因子的影响和制约,实际流域的降雨径流过程是一个具有高度阻尼的极为错综复杂的随机物理过程,对其模拟只能建立在科学抽象与合理概化上。在国内有适用于湿润地区的新安江模型和适用于干旱地区的陕北模型。然而,在半干旱半湿润地区,其产流形式有时为蓄满产流,有时为超渗产流,到目前为止,仍没有合适的流域水文模型。因此,建立适合于该类地区的水文模型,并对其应用进行研究,具有重要的理论和现实意义。 双超式产流模型根据半干旱半湿润地区的产流形式及其特征,用供水度作为流域产流的控制因子,使用带有雨前土湿因子的下渗模型构建了包括虚构单元下渗曲线、下渗能力流域归一化分配曲线、地表径流、壤中流以及土壤蒸发与雨前土湿的产流模型。为解决该类地区的降雨径流模拟做了有益的尝试。 选取半干旱半湿润典型流域北张店流域对双超式产流模型的结构和参数进行了分析和检验。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,洪峰流量和峰现时间均符合误差标准,说明该模型结构合理,可用于同类地区的径流过程模拟和洪水预报;采用扰动分析法对双超式产流模型的参数进行了敏感性分析,结果表明参数SR、JL、α0、KS、b为敏感性参数;参数δi为较敏感性参数、c为不敏感性参数。其敏感程度排序为SRJLbα0K_Sδ_ic。 建立了基于DEM和双超式产流模型的岚河流域分布式水文模型,解决了不同尺度流域的双超式产流模型应用问题。模型以子流域为计算单元,包括子流域产流模型、子流域汇流模型和河网汇流模型。模型将双超式产流模型和SCS模型汇流单位线有机地结合起来,既解决了干旱半干旱地区的产流问题,又将下垫面的变化情况考虑到模型的计算当中,使模型可以用来研究人类活动和自然环境变化对流域水文循环时空过程的影响。针对分布式模型中数据量大、参数多、各数据之间关系复杂等特点,开发了包括数据管理模块、水文模型模块和系统执行模块的水文模拟系统。


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