水文模型中DEM低洼地处理的新算法

DEM数据作为基本地形信息的载体,被广泛应用于分布式水文模型中。但是由于各种人为的和自然的原因,DEM中普遍存在着许多大小不等的低洼地（包括洼地和平地）,为水系的生成和汇流计算造成障碍。因此,DEM中低洼地的预处理是我们使用DEM进行水文模拟的前提,而如何快速有效地处理低洼地则成为数字水文学研究的热点。本文采用新的洼地填充算法（溢水法）填平洼地,并提出独创的“出口汇聚流向模式”为平地区域设置坡度,将平地中的水导出。该方法与传统填充法相比,简单明了,不需要计算水流方向,也不需要考虑复合洼地的嵌套关系。整套处理方法经编程实现,并由实例验证,表明该方法正确可靠。使用这套算法处理后的DEM中,任何一点的流向都是确定的,而整体地貌对比于处理前的改变接近最小。使用该方法处理得到的DEM能够满足分布式水文模型中洪水汇流计算的需要。     

基于DEM栅格的分布式BTOPMC模型在水文模拟中的应用

应用一个基于DEM栅格的分布式水文模型BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL)模型进行水文模拟研究.该模型结合IGBP全球陆面土壤覆盖与FAO全球数字土壤组成信息,以栅格为计算单元,进行产流计算;汇流采用Muskingum-Cunge法.为了探讨模型的应用范围,将BTOPMC模型与新安江模型应用于湿润流域与半干旱半湿润流域的水文日径流过程模拟,并采用SCE-UA算法进行模型参数优化.结果表明2个模型均能很好地模拟湿润流域日径流过程,在半干旱半湿润流域BTOPMC模型的模拟效果较差,模型的产流机制需要进一步的完善,以扩大模型的应用范围.     

分布式坦化单位线的流域汇流研究

单位线是中小流域汇流计算的常用方法，现有综合单位线法存在无法考虑降雨时空分布不均性和下垫面异质性的问题，导致预报精度欠佳；此外，传统分布式单位线计算过程复杂，且需要大量数据，限制了其在中小流域的应用。为此，本文引入分布式单位线概念，综合考虑洪水传播时间和洪峰滞时，提出了基于流域初始单位线的分布式坦化流域汇流模型，该模型通过推求一系列坦化单位线，为各雨量站适配不同的分布式单位线，进而计算流域出口断面的洪水过程。研究以梅州流域尖山水文站点以上流域为例，基于21个雨量站点实测降雨数据，构建了分布式坦化单位线汇流模型，采用洪峰相对误差、峰现时间误差、确定性系数等指标进行模型适用性评价，并与现有综合单位线法进行了比较分析，实例研究表明所提方法的洪峰相对误差、峰现时间误差小于综合单位线法，确定性系数明显提升，整体上分布式坦化单位线法预报结果优于现有综合单位线法。所提方法简化了现有分布式单位线推求步骤，提高了洪水预报精度，易于在中小流域进行推广。     

无公害农产品认证模型构建研究与系统结构

针对无公害农产品认证业务流程的复杂性,设计并实现了基于工作流的无公害农产品监管系统.采用Petri 网技术构建无公害农产品认证业务的工作流模型,并通过模型化简和矩阵遍历相结合的算法对模型的合理性进行了验证.模型化简算法降低了矩阵遍历算法中遍历的维数,矩阵遍历算法弥补了复杂模型无法彻底化简的问题,两种算法相互作用提高了算法的效率和验证的准确性.结论表明,利用 Petri 网和改进的模型验证算法可以对无公害农产品认证业务模型进行构建和优化设计.     

基于格子玻尔兹曼法的TOPMODEL建模与应用

依据Freeze和Harlan的水文模型蓝图思想改进TOPMODEL,在模型构建过程中利用格子玻尔兹曼法(LBM)建立汇流过程的数值模型,采用达西公式数值模型求解饱和区土壤水运动方程,运用LBM法五速模型求解非饱和区理查兹运动方程,进而构建基于栅格的分布式LBMGTOPMODEL。模型的产流方法融合了蓄满产流理论和超渗产流理论,考虑了土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响;模型的汇流方法利用地貌水文学理论,寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系,此模型在汇流过程中将地貌因素与水动力扩散相结合以描述坡面水流运动,解决了坡面水流的流量分配问题。以中汤流域为对象进行水文模拟应用研究,验证得到确定性系数在0.547~0.883之间,平均值为0.725,结果良好,说明模型较为可靠。     

基于WMS模型的大石河上游降雨产流模拟

水文模型是模拟流域水文过程和认识水文规律的重要工具,对流域产汇流计算、洪水分析与预报以及水资源优化配置等具有重要的意义。近年来,基于DEM的分布式水文模型在对流域地形分析及水系构建等方面形成了比较成熟的算法。利用ArcGIS、Global Mapper软件对数据资料进行预处理,然后采用WMS水文模型的TOPAZ算法生成研究区河网水系、确定研究区流域边界并进行子流域的划分,最终生成研究区数字流域。采用WMS嵌入的HEC-1模型进行流域降雨产流模拟。结果显示:流域逐日地表径流随降雨的变化而变化,并表现一定的滞后效应;模拟的径流量最大峰值(9.37m3/s)与水文站实测峰值(8.98m3/s)误差为7.80%;模拟日期内(一个月)逐日平均径流量(3.56m3/s)与实测值(3.77m3/s)误差为5.60%。说明该模型具有较高的模拟精度,可以用于大石河流域的降雨径流模拟,从而可为该流域防洪、减灾及水资源管理提供重要依据。     

设计安全值结合水文模型的联合预报法在入库洪水预报中的应用

桂五水库产汇流特性复杂、洪水资料序列较短,常规的基于分布式水文模型的入库洪水预报方法并不适用。提出设计安全值结合水文模型的联合预报法:设计安全值基于初损后损法加单位线汇流,水文模型法基于新安江三水源模型,从防洪安全与兴利角度进行联合预报。在确定两种方法初始参数后,对次洪过程进行模拟,结果表明:两种方法各自模拟精度较高,方法评级分别为乙级、甲级;从防洪安全角度,可选择取两种方法模拟结果的外包线作为入库洪水预报;预报结果偏安全的设计安全值法与预报精度稳定准确的水文模型法联合预报,不仅可应用于桂五水库入库洪水预报,并可为洪水资料序列积累较短的水库入库洪水预报工作提供参考。     

DEM分辨率对数字河网水系提取的影响趋势分析

基于栅格型DEM数据的数字河网水系提取技术为分布式水文模型的建立并应用提供了保障和基础.DEM水平分辨率不仅影响数字河网水系提取的结果,而且直接关系到水文模型计算单元的尺度.采用具有自主知识产权的数字河网水系提取软件DigitalHydro,以淮河史灌河流域黄泥庄站以上为研究对象,分析不同分辨率DEM数据对提取的流域特征的影响的变化趋势.研究表明,随着DEM分辨率的降低,流域地形被坦化,径流汇水长度变小,流域面积有增大的趋势.     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

数字流域水文模拟在增江流域中的

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。本文从探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

基于DEM的水文模型在沮河流域的应用

基于DEM的流域水文模型是近年来水文模型的热点,而干旱半干旱地区的水文模型一直是水文研究的一个难题。分析了干旱地区的降雨产流特性,建立了符合该产流特性的数字高程模型和陕北模型相结合的水文模型,并将其应用到沮河流域桃曲坡水库的洪水预报中,计算结果证明该水文模型在干旱地区是切实可行的。     

数字流域水文模拟在增江流域中的应用

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

基于SWAT模型的卧虎山水库流域径流模拟

为探讨SWAT模型在中小流域的适用性,以卧虎山水库流域为例,在3S技术的支持下,制备了SWAT模型所需的DEM、土地利用、土壤及气象等数据库,构建了卧虎山水库流域SWAT分布式水文模型,并以2007-2009年实测数据对模型参数进行率定,以2010-2011年数据进行模型验证。结果表明,逐月径流量模拟值与实测值的Nash效率系数、相关系数均大于0.70,相对误差小于15%。总的来说,SWAT模型能够较好地模拟卧虎山水库流域的地表径流过程,可以在该地区推广应用。     

基于SWAT模型的洞庭湖区间径流模拟研究

在人类活动强烈的在平原湖区,由于DEM精度较低,很难反映围湖造田形成的大量堤垸,径流的汇流过程亦会受到人工排涝的影响。针对人类活动强烈的洞庭湖湖区,结合GoogleEarth遥感卫星数据,识别出堤垸区的边界,以此修改研究区域的DEM来实现子流域的划分。对于堤垸区的汇流计算,采用天然出流过程的过去n d平均,以此反映人工排涝过程,从而能更好地利用SWAT模型对洞庭湖未控区间进行模拟。利用修改的DEM和过去n d平均出流的模型对流量进行了模拟,结果表明,改进后模型率定期的效率系数从0.88提高到了0.9,验证期的效率系数从0.85提高到了0.88。提出的模型改进方法,可为于平原湖区的水文模拟提供参考。     

分布式水文模型在流域水资源开发

简要阐述了我国水资源开发利用和管理研究的基本状况。指出,目前的水资源管理是基于一定水文规律的现状水资源的调控与开发利用。认为在自然和人类活动的双重作用下,水文循环规律发生了变化,具有物理基础的分布式水文模型将为研究宏观尺度上变化环境下水文循环规律和开发利用流域水资源提供科学有力的工具。回顾了国内外分布式水文模型的研发现状,认为目前我国分布式水文模型的研究开发还不能适应水资源开发利用和管理的现状,开发具有物理基础的分布式水文模型将为我国水资源开发利用和管理提供技术支撑和保障。文章最后给出了分布式水文模型建立过程中模型结构、尺度及模型参数的确定过程中存在的问题及处理方法。     

GIS环境下基于DEM的三川河流域特征提取

以地理信息系统软件Arcgis10.0为平台,探讨了其水文分析模块在流域划分、地形分析、河网提取上所采用的算法和原理。并以三川河流域为例,基于数字高程模型（DEM）数据,详述了提取流域特征的方法和步骤,实现了流域边界、坡度、坡向、表面曲率及流域河网的自动提取。结果表明：上述成果均能较好的吻合流域的实际情况,该方法具有操作简单、灵活方便、成果精度高、提取速度快等特点。流域特征的自动提取为进一步研究水土保持、水文模型、流域规划及数字流域等提供了基础数据,具有重要的实际意义。     

基于GS和DEM的九龙江流域地表水

运用GIS软件ARC/INFO、ArcView，以九龙江流域为例，探讨了数字高程模型（DEM）的处理及其水文模拟分析。对九龙江流域分幅数字高程模型（DEM）进行图幅拼接、网格重分及切割等处理分析，生成九龙江流域数字高程模型。基于DEM和GIS，进行流域的水文模拟分析，包括洼地填充、水流方向计算、水流累积量计算、水网提取，最后进行了九龙江全流域及子流域界线的划分，生成了数字流域。     

GS环境下基于DEM的流域分析

随着流域数字化进程中空间基础数据库的建设，应用地理信息系统平台有效地分析流域和水库的基本水文信息成为可能。结合在长江一级支流黄柏河流域分布水文模型建立过程中对DEM数据的应用，重点论述了从栅格DEM数据中提取水文信息的基本方法、研究进展、河网提取过程中临界支撑面积的确定方法、DEM数据分辨率对于水文要素提取的影响及其最小分辨率的确定方法。