基于DEM和SCS模型的四川盆地丘陵区局地径流研究

人类活动对产流的影响是水文科学研究的热点,如何采取有效的方法利用表面径流成为解决水资源危机的关键问题。以重庆市忠县拔山镇3个村为研究区,基于土地利用、土壤、降雨等信息,应用SCS模型对四川盆地丘陵区局地径流进行计算和分析。研究区径流空间分布与下垫面土地利用类型和土壤类型密切相关,下垫面单一的水域和裸地所形成的径流量大,而有作物的水田和旱地所形成的径流量较小;研究区径流年内分配相对集中,主要产生在4月至10月,占全年的90%以上,但整体上看,径流与降雨呈现一致性趋势;研究区年际径流量分布不均,呈现丰、枯水年交替变化的现象,年径流变差系数Cv值较小。研究结果还表明:SCS模型所需参数较少,并考虑了径流与土壤特性和土地利用情况的关系,是一种简洁且实用的径流计算方法;利用GIS软件,可使局地径流数据图像化,这使径流等水文过程更加简明和直观。因此,利用GIS等软件分析研究各个集水区径流的时空变化等规律,可为研究各个集水区内农业水资源布局等提供方法和参考,实用性和可操作性强。     

水文地貌关系正确DEM的建立方法

 水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数只能利用DEM来提取,为了准确反映地面形态,有效提取地貌和水文特征因子,建立Hc-DEM是必需的。笔者对Hc-DEM的概念、建立方法进行了讨论和介绍;以黄土高原为例,提出了利用多种比例尺数字地形图和ANUDEM软件建立DEM的关键参数;通过与TIN方法建立的DEM的比较,对所建立的DEM进行了简要评价。研究表明,利用我国已有的数字地形图和ANUDEM软件,可以建立Hc-DEM,为流域水文和区域尺度水土流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。     

汇流宽度随集水面积变化的分布式水文模型

传统的分布式水文模型在进行汇流计算时,把计算单元沿水流方向的宽度作为汇流宽度,据此得到的水流流速与实际流速有较大差异,造成模型无法输出较为准确的分布式结果,在进行分布式土壤侵蚀模拟或其它与流域产汇流密切相关的研究时,极大地影响相关模拟计算结果。建立了以霍顿下渗公式和简化的圣维南方程为基础的分布式水文模型,在汇流计算中引入汇流宽度曲线,考虑了流域栅格汇流宽度随集水面积的变化。经东湾流域实测资料验证,该模型在分布式结果输出方面具有一定的优势。     

基于神经网络的灌区融雪型河源来水预报模型

该文将神经网络理论应用于冰雪融水补给为主的河流来水过程的模拟与预报,研究并识别冰雪融水补给为主的河流来水变化过程与其影响因子之间的复杂非线性关系,为无调蓄设施灌区灌溉来水预报提供一种新的方法和途径。在此基础上将神经网络模型与传统回归模型进行了对比分析,并用于新疆塔什库尔干河流来水量预报,两模型预报结果与实测结果一致,神经网络模型模拟精度更高;神经网络模型在预报因素选择方面较回归模型简单,有成熟的理论基础。研究分析表明其成果完全可以应用于工程生产,解决灌区来水的预报难题,有较好的应用前景。     

基于DEM的黑龙江宾州河流域水系提取试验研究

基于数字高程模型(digital elevation models,DEM)提取河网及相关流域信息是数字水文研究中的热点问题。以东北黑土区宾州河流域为研究区域,采用5m分辨率的DEM作为研究数据,运用ArcGIS9.2中的Hydrology水文处理工具包(Arc Hydro Tools)提取研究区河网特征。研究结果表明,分别采用0.75,1.25,2,2.5,3.75和5km2的集水面积阈值提取流域河网特征时,不同集水面积阈值对确定主河道的空间位置影响较小,但提取的数字流域河网特征会发生较大变化。基于河网密度与集水面积阈值及河源密度与集水面积阈值的关系探讨了适宜的集水面积阈值确定方法,发现取集水面积阈值为2km2时提取的河网特征与实际水系特征基本吻合,精度达95%以上。因此,基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取是切实可行的。     

基于GIS的土壤水蚀预报能量力学模型研究

以能量力学原理作指导，地理信息系统技术作支持，通过对土壤侵蚀影响因子的综合作用过程与机理分析，构建土壤水蚀预报的能量力学模型，并在水蚀区通过典型小区和小流域试验予以完善。此研究对土壤侵蚀预报、水土保持与土地利用规划、生态恢复与重建等重大课题均有重要理论与实践意义．并能推动地理学的定量化、信息化与现代化进程。     

基于WEPP模型的紫色土坡面水蚀预报

应用水蚀预报项目（Water Erosion Prediction Project,WEPP）模型评价紫色土坡面水蚀强度,提出模型参数的估算方法,并利用四川省遂宁水土保持试验站长期径流小区观测资料,验证和检验模型预测的精度和敏感性;探讨该模型在川中丘陵紫色土地区应用的可能性及模型参数选择存在的问题。运用WEPP模型进行降雨侵蚀预测,并与实测值进行比较。结果表明,WEPP模型在大多数情况下预报值较合理,低坡度坡面上模拟预测值高于实际观测值,高坡度坡面上模拟预测值低于实际观测值,不仅在一定程度上模拟值与实测值接近,而且模型还可估算土壤侵蚀的时空分布及全坡面或坡面任意一点的净土壤流失量及随时间的变化。这对布置水土保持管理措施具有重要意义。     

基于Bayes判别分析法的密云县山洪泥石流预报模型

针对密云水库上游密云县境内山洪泥石流灾害多发的特点,首次将Bayes判别分析法原理运用于自然灾害的预测预报.运用系统科学和山洪泥石流预报原理,对密云水库上游密云县境内影响山洪泥石流发生的系统内部要素和系统外部环境条件进行分析,确定用影响山洪泥石流发生的前15 d的实效雨量和当日雨量作为预报模型因子,并建立起一组山洪泥石流预报模型,经自身验证法和交互验证法对模型进行检验,其判断正确率均为82.4%,达到了Bayes判别分析要求的判别模型自身验证正确率>80%的要求,两种方法检验结果一致,模型表现稳定,表明所建立的模型可靠,可以投入使用.研究结果可为该地区的山洪泥石流预测预报提供一种较为简单易行的方法,为密云县山洪泥石流灾害防治提供一定的支撑,以减少山洪泥石流发生所导致的灾害损失.     

基于气象条件的赤松毛虫越冬死亡率预报模型

利用辽宁省阜新县1976-2012年赤松毛虫越冬死亡率数据及同期气象站的温度、降水量、风速、相对湿度、日照时数等资料,采用相关分析、逐步回归分析、主成分分析与逐步回归相结合等方法,确定影响赤松毛虫越冬死亡率的关键气象因子,并建立赤松毛虫越冬死亡率的预报模型,两种方法建立的模型都通过了0.05水平的显著性检验。结果表明,冬季温度是影响赤松毛虫越冬死亡率的主要因子,其次是日照时数和温湿度的配合情况。仅采用逐步回归分析方法(方法Ⅰ)所建模型得到的拟合值与观测值的相关系数为0.75,D2(越冬死亡率模拟值与实际值相对差值的平方)均值为0.58,而采用主成分与逐步回归相结合方法(方法Ⅱ)建立模型得到的拟合值与观测值的相关系数为0.76,D2均值为0.62。利用两种方法对2009-2012年松毛虫越冬死亡率进行模拟预测,其中2009,2010和2012年方法Ⅰ预测准确率在70%以上,方法Ⅱ的预测准确率在80%以上,表明方法Ⅱ所建模型的拟合及预报准确率均高于方法Ⅰ,但由于两种模型的适用条件不同,在各气象因子数据容易获取的情况下,应选用方法Ⅱ,反之则可选用方法Ⅰ进行预报。     

滑坡的多模型综合预测预报研究

由于滑坡的复杂性以及预报模型和方法的局限性,简单地利用单一的滑坡预测预报模型准确地预报滑坡的滑动时间还很困难。为了提高滑坡预报的准确度,提出了在滑坡原型调研和机制研究的基础上,以滑坡的监测资料为依据,通过监测点的选取、监测信息的处理和变形阶段的判别,选择多个与所预报滑坡相适宜的预测预报模型对滑坡的滑动时间进行预测预报,并对多个模型的预报结果进行综合评判得出预报结果,最后以黄龙西村滑坡实例进行了应用。     

基于DEM的流域坡度坡长因子计算方法研究初报

流域尺度的坡度坡长(LS)因子计算是区域土壤侵蚀评价的重要基础.基于坡面水文学和土壤侵蚀学,对流域坡度坡长因子计算的基本原理、方法和工作流程进行了讨论.以黄土丘陵区的安塞县县南沟流域为例,对LS因子进行了实例计算,并对计算结果进行了初步分析,同时提出了目前亟待研究的问题.     

基于DEM的山东省气候舒适度时空分布研究

气候条件对人类居住环境的舒适与否有相当大的影响,通过地理信息系统技术,以山东省114个气象站点近40年的观测数据为基础,对区域气候因子与地形的关系建立相关计算公式,利用数字高程模型（DEM）数据对气候因子进行地形订正,生成实际地形下的气温、湿度和风速时空分布栅格数据,再将其代入气候舒适度模型进行栅格运算,得到实际地形下的山东省气候舒适度时空分布特征。研究结果表明,春季鲁西南地区较舒适,夏季全省都在舒适和较舒适范围内,秋季鲁中和半岛地势较高地区为不舒适地区,其余均在舒适和较舒适范围,山东省冬季气候舒适度为极不舒适。     

基于DEM的抚仙湖流域土壤侵蚀综合分析

利用研究区地形图制作数字高程模型（DEM）,并由DEM提取坡度、坡向图,与土地利用类型、土壤侵蚀强度和抚仙湖历年水质（透明度、TN、TP平均值）等专题信息叠置,提取水土保持专题信息,并对提取结果进行应用分析,以确定抚仙湖流域不同土地利用类型和地形因子与侵蚀类型及侵蚀过程的关系。研究结果表明:抚仙湖的水质和流域的土地利用状况相关,抚仙湖流域土壤侵蚀方式具有明显的垂直分带性,土壤侵蚀强度受到土壤类型和植被覆盖状况的影响。不同坡向的侵蚀强度有明显差异,同时坡度不同是引起土壤侵蚀类型差异的主要因素。     

基于DEM的坡长计算方法比较分析

坡长是重要的地形因子，流域坡长的提取有多种方法，国内应用到实际研究中的有基于格网的直接计算法和基于山脊线的快速计算法。以陕西省安塞县大南沟流域5m分辨率DEM为数据源探讨这两种方法的提取精度，分析可能存在的问题。在ArcGIS9．0环境中分别用直接计算法和快速计算法进行坡长提取，并与通过地形图量算的坡长进行比较分析。结果表明，直接方法计算结果的合格率为86．9％，与量算值之间的相关系数为0．800，确定性系数为0．520。快速计算法的合格率为69．7％，相关系数为0．276，确定性系数为-0．150，说明直接计算法的精度比快速计算法高。     

基于DEM 的广东省赤红壤全磷与地形因子相关分析

以土壤类型图、地形图、全磷含量图等为数据源,利用ArcGIS建立广东省赤红壤DEM,提取海拔高度、坡度、坡向和地势起伏度,探索大尺度下全磷分布与地形因子的关系.研究表明:全磷与海拔高度、坡度和地势起伏度存在负相关,并随这些地形因子的上升分布面积迅速下降,变化呈现倒数形式:在坡向上,主要分布于平坦区域和东南坡.研究结果直接证明地形是土壤形成发育的重要因素,影响土壤全磷的积累及转化.     

基于DEM提取黄土丘陵区沟沿线

黄土丘陵区的沟沿线，是反映该区地形地貌特征的重要的地形结构线。以陕北绥德县韭园沟流域为实验样区，探讨利用数字高程模型(DEM)实现自动提取沟沿线的原理方法，并以航片及地形图等高线为依据，对所提取沟沿线的精度进行了对比分析。实验结果证明，利用DEM自动提取沟沿线是一种快速、有效的技术方法。     

基于DEM的栖霞山区日照时数模拟研究

针对栖霞市地形变异对太阳辐射在地面分布的影响,利用数字高程模型为基本信息源,在提取数字坡度模型和数字坡向模型的基础上,采用多层面复合分析的方法,通过对地形要素与其他气候要素的复合分析,建立了区域地面的太阳辐射模型。模拟计算过程中,每一个栅格单元瞬时太阳辐射能量的计算是其中最基础的工作,通过对瞬时太阳辐射量的时段累计,可获得日、月、年的太阳辐射总量。该结果可望进一步转换成对农作物生长有重要影响的积温、无霜期等重要的小气候指标,为精细农业的实施提供了重要的数据资源。     

河网径流节点及其基于DEM的自动提取

河流的交汇点是在地貌、水文上均有重要意义的特殊地段,在GIS中又融合了大量的时空信息。从河流水文学与地理信息系统结合的角度,首先提出了河网径流节点的概念,分析了河网径流节点的基本特征,包括河网径流节点的属性特征、空间分布特征、时间变异特征等方面的内容,并对河网径流节点在地学空间分析中的应用进行了展望。此外,对以DEM数据为基础提取河网径流节点的原理、方法进行了初步的探索。     

基于DEM的坡面姿态分析与制图

数字高程模型DEM在各行业和领域已经得到了广泛的应用。本文构建了区域DEM,并借助ArcGIS软件对其进行了坡面姿态地形分析,通过坡度和坡向提取与分析,得到了区域的坡度组成和平均坡度,并实现了区域坡面姿态的制图应用。     

基于计曲线的DEM生成与地形分析——以在黄土高原的试验为例

数字高程模型(DEM)是水土流失监测与水土保持中地形分析不可缺少的空间数据，但是，目前国家测绘部门1：1万比例尺DEM的完成尚待时日。提出了利用计曲线快速生成DEM的技术方法，并以黄土丘陵区为试验样区，评定其精度特征与应用适宜性。实验结果表明，该方法生成的DEM同首曲线数字化生成的DEM相比，建立的效率大为提高，精度有保证，能够满足黄土高原地区一般地形分析的需要，不失为一种快速、简洁、有效的技术方法。