基于DEM的分布式水文模型前处理程序开发及应用

作为水文模型不可或缺的一部分,前处理工作的质量在很大程度上影响着水文模型的模拟效果.为了简化前处理工作步骤,提高执行效率,本文开发了一个能够独立运行并具有可视化界面的水文模型预处理程序.该程序能够对数字高程模型(DEM)数据进行河网提取、子流域划分等工作,其特色在于:基于图论编写了无需填洼的水流方向确定算法;提出了树叶裁剪法的子流域划分方法;集成了自下而上的汇流顺序演算算法.将该程序应用于拉萨河流域,取得了较好的效果,为分布式水文模型的开发奠定了基础.     

基于栅格的分布式超渗产流水文模型构建及比较

利用具有物理机制的Green-Ampt下渗方法并考虑降雨间歇土壤含水量再分配计算栅格内产流;同时考虑河道排水网络的水量交换,采用逐栅格的Muskingum-Cunge演算法进行汇流,构建了基于栅格的分布式超渗产流水文模型(Grid-GA模型).同时还建立了基于子流域的Green-Ampt水文模型、以及增加超渗产流机制的新安江模型.将这3个模型以及新安江模型应用于半湿润的沂河高里流域,结果表明,4个水文模型均能很好地进行水文过程的模拟,证明所构建的模型结构合理.     

基于DEM的分布式水文模型在黄河三门峡-小浪底间的应用探讨

充分考虑水文要素和各种参数的空间变化是分布式水文模型的优势所在,信息技术的发展为它们的研究提供了更为方便易得的数据源,因此具有一定物理基础的分布式水文模型将成为水文学发展的必然方向.文中依据从DEM中提取的河网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河流域三门峡-小浪底区间水文过程模拟的分布式日模型,为进一步的次洪模拟和小浪底水库入库洪水预报系统研究提供了必要的参数和依据.     

GTOPMODEL模型与TOPMODEL模型比较

构造了名为GTOPMODEL用于洪水模拟基于栅格的分布式水文模型．通过假设土壤饱和水力传导率随着深度的增加呈指数递减和地下水面平行于地表面,推导出了基本方程;介绍了植物及根系截留、蒸散发、地下水补给、基流以及汇流的计算方法,并与TOPMODEL进行了比较．采用因特网提供的数字高程模型、土壤组成和土地覆盖等资料,选用流域面积4716km^2的黄河支流-洛河卢氏以上流域,应用两个模型进行了洪水模拟比较．结果表明,在该流域GTOPMODEL比TOPMODEL模拟更好．     

基于GIS空间分析的流域水文模型及其应用

将GIS技术应用于水文模型中发展起来的分布式降雨径流预报模型成为近年来流域水文模拟发展的主要趋势．针对流域内降水及下垫面条件具有时空分布不均匀的特点,通过DEM将流域划分为若干子漉城单元,并以TOPMODEL模型为理论基础设计了一个分单元处理产流和汇流过程的分布式降雨径流模型．结合西南某水库汛期入库径流资料进行模拟计算,实验结果表明该模型具有较好的应用效果．     

喀斯特地区分布式水文模型研究

随着计算机、GIS和RS的发展 ,分布式水文模型得到了迅速的发展 ,但在喀斯特地区还未见到这方面的研究。作者在分析喀斯特地区的水文模拟现状和国内外分布式水文模型研究进展及其一般结构的基础上指出 ,在喀斯特地区利用分布式水文模型进行地表模拟工作将能更好的揭示变化环境中水文规律     

分布式架构水文模型

为了更好地模拟流域水文循环过程,解决科学研究以及工程实际问题,提出分布式架构水文模型.该模型结构具有分布式特征,水文特征单元概念的引入是模型的精华所在,使得该模型在计算时可以根据流域特征和实际需要采用最合适的模块组合,综合运用已有模型的优秀成果,同时又很好地支持了对某些水文特征单元精确化、理论化的研究.分布式架构水文模型相较于其他水文模型具有更多的优点,是对未来分布式水文模型发展的一种探索.     

有限记忆静态灰色冰雪融水径流预报模型及其应用

根据塔什库尔干河流域的径流资料及喀什探空站的气温资料,采用有限记忆静态灰色模型建立了该流域的冰雪融水径流预测模型。通过灰色关联度分析对各预报因子进行筛选、建模预测,将该模型与GM(1,1)模型进行了比较。结果表明,该模型能够较好地模拟预测塔什库尔干河流域的冰雪融水径流过程,具有实际的应用价值。     

黄土高原地区中小尺度分布式水文模型

在考虑了降雨和地形特性基础上开发研究了适用于干旱半干旱地区的中小尺度分布式水文模型(THIHMS-SW),依据黄土高原水土保持措施的建设原则,将土壤表层离散为不等厚的数层进行饱和非饱和土壤水分运动数值计算。采用所建模型,对相对天然状态下的岔巴沟流域进行了连续3a的模拟计算。除个别洪峰及较小流域外,得出的模拟计算效果在整个流域范围内均较好,相关系数达到0.84,Nash效率系数达到0.70,峰现时间及最大洪峰流量都得到较好再现。结果表明,模型在黄土高原地区具有较好的适用性。     

冰雪融水与雨水混合洪水的预报方案

基于NAM融雪径流计算思路,改进了SRM融雪径流模型,使SRM与三水源新安江流域预报模型形成统一整体,构建了冰雪融水与雨水混合洪水预报模型.为进一步提高洪水预报精度,弥补积雪量、气温等相关因子实测资料的不足,考虑运用实测水位(流量)资料进行实时校正.同时运用卫星遥感图及GIS系统工具,结合模型参数调试,实现模型参数的确定.将该模型应用于吉林台水库冰雪融水与雨水混合洪水预报中,结果表明,拟合过程与实际情况基本相符,该模型可以用于冰雪融水与雨水混合实时洪水预报中     

基于数值分析的湖南省阳明山地区地貌特征与区划研究

基于30 m分辨率的ASTER GDEM数据, 在ArcGIS 10.3环境中, 首先通过均值变点法分析了湖南省阳明山地区宏观地貌因子提取的最佳窗口, 提取了该地区的海拔、坡度、坡向、平面曲率、坡面曲率、地形起伏度、地表粗糙度、地表切割深度和高程变异系数9个地形因子, 然后通过相关系数矩阵分析了地形因子之间的相关系数, 确定了反映阳明山地区地貌特征的最佳地形因子组合, 最后基于最佳地形因子组合对阳明山地区的地貌类型进行了划分。研究结果表明, 提取阳明山地区宏观地貌因子的最佳窗口为0.56 km², 描述该地区的最佳地形因子组合为海拔与地形起伏度。其中, 该地区的海拔介于58~1613 m之间, 大多低于500 m, 地形起伏度介于0~674 m, 且以中起伏为主。依据地貌区划标准, 基于海拔高程, 该地区可划分出低海拔和中海拔2个级别; 基于地形起伏度, 该地区可划分出平原、台地、丘陵、小起伏山地和中起伏山地5个类别。综合海拔和地形起伏度, 该区的基本地貌类型可以划分为8个类别, 其中以低海拔丘陵和小起伏低山为主, 分别占阳明山地区面积的38.90%、47.23%。     

不同空间尺度DEM坡度转换图谱分析

从地理学的宏观与实际需求的角度出发,选择代表黄土高原典型地貌类型(黄土丘陵沟壑区、破碎塬区、梁峁区)的3个样区作为试验区．试验以1：10000高精度地形图的5m空间分辨率DEM(数字高程模型)所提取的地面坡度为准值,运用GIS、数理统计和比较分析等方法,研究基于1：50000地形图的25m空间分辨率DEM所提取地面坡度的误差特征与纠正方法．文中应用地学信息图谱的理论和方法．经过反复实验、分析,找到一个精度较理想的,可适用于黄土高原不同地貌类型的坡度转换图谱．同时．利用它实现对基于1：50000地形图的25m空间分辨率DEM提取地面坡度统计值的误差纠正,为其应用精度提供参考标准和依据．此外,它也可以为各类DEM的适用性、应用精度的科学估算．以及有关标准的制定,提供科学依据。     

基于RS和GIS的土壤侵蚀量估算方法研究——以陕西省杏子沟流域为例

土壤侵蚀量的估算是土壤侵蚀研究的核心问题之一.本文以陕西省杏子沟流域为例,通过对影响土壤侵蚀地形、植被因子的研究,探讨了利用遥感技术和地理信息系统手段对土壤侵蚀量进行估算的方法和技术路线.在地形信息的获取方面,利用数字高程模型,派生出地形坡度、坡向、相对高度等要素;在植被覆盖度的提取中,采用遥感技术与非遥感手段,分析了植被类型对土壤覆被变化的指示作用.利用修正后的通用土壤侵蚀模式,模拟了小流域土壤侵蚀模数的空间差异,计算了土壤侵蚀总量,具有重要的理论意义和实践意义.     

三角剖分中拓扑关系的动态创建与维护

平面散点域的三角化效率一直是人们关心的问题.以三角形面结构为存储结构,对逐点插入三角化算法中三角形的拓扑关系维护进行了研究,提出了动态创建和维护三角形拓扑关系的算法.算法原理简单、通用性强,实验测试表明基于本文原理所设计的逐点插入算法有较高的执行效率.     

栅格型水文模型及其应用

选取汉江上游汉中水文站以上集水面积为研究区域,基于栅格型数字高程数据,利用数字高程流域水系模型,生成栅格水流流向,构建数字流域水系及空间拓扑关系;然后将逐步插值法处理后的栅格型降雨数据作为研究区内每一栅格单元上的雨量输入,并在各栅格上应用新安江降雨径流模型进行产流计算;再运用考虑区间侧向入流的Muskingum-Cunge法在栅格水系上进行“先合后演”的洪水演算,从而获得汉中站的流量过程．结果表明,栅格型水文模型不仅能演算出流域出口断面处的流量过程,还能方便地计算流域内各支流任一栅格点上的流量过程．     

基于数字高程模型数据绘制立体地貌图方法

地貌晕渲图是一种较常见的数字测绘产品,它通过模拟阳光入射产生的明暗程度反应地貌的分布、起伏和形态特征。近年来随着三维可视化技术的发展,具有更加丰富地形地貌信息的立体地貌图逐渐为人们所关注。本文研究了不同高度比例因子曲线的渲染效果,通过基于B样条函数控制的变比例因子调整地貌晕染,改善了渲染区域中平缓地形及高低起伏地形并存情况下的立体显示效果。通过行列扫描并设定不同阈值进行水域识别,避免了虚警。首次提出通过设定红色阈值抑制偏色,有效地解决了红青分色立体地貌图制作过程中出现的偏色问题。实验结果表明：该方法能够有效的改善地貌图晕染效果;可在保证高色彩还原的前提下提高地貌图立体显示效果。     

由DEM确定Nash汇流模型的参数

针对推求Nash汇流模型参数的传统方法中需要有足够数量的流域降雨径流资料,而目前在大部分地区并没有足够的水文资料这一情况,提出了一种确定Nash模型参数的新方法．首先由DEM提取地形地貌参数,然后推算Nash模型的参数．选择长江三峡沿渡河流域为例进行模拟计算,取得了较好的效果,表明本文方法在实用上是可行的,完全避开了大量降雨径流资料的处理和分析,有助于进一步深化缺少资料情况下汇流计算方法的研究．