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基于 DEM 的分布式水文模型
1131601009 殷晓飞
摘要:3
关键词:3
1 水文模型及其分类3
2 传统水文模型的发展4
3 布式水文模型的研究现状4
3.1 国外分布式水文模型的研究4
3.2 我国分布式水文模型的研究5
4 基于 DEM 的分布式水文模型的特点 5
5 基于 DEM 的分布式水文模型的单元划分 6
5.1 基于网格的划分6
5.2 基于山坡的划分7
5.3 基于子流域的划分7
6 基于 DEM 分布式水文模型的结构与参数 7
6.1 模型的结构7
6.2 模型参数7
7 问题及讨论8
基于 DEM 的分布式水文模型研究综述
1131601009 殷晓飞
摘要: 基于 DEM 的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。论文首先
介绍了水文模型,以及穿透水文模型,然后回顾了分布式水文模型 10 年的发展历史,对国
内外分布式水文模型的研究状况做了简要评述。归纳出基于DEM 的分布式水文模型的主要
特点。在分布式水文模型的构建中,水文单元的划分是一个十分关键的环节,论文重点探讨
了 1 种基于 DEM 常用的流域离散化方法。在模型结构方面,提出了一个典型的分布式水文
模型框架,包括分布式输入模块,单元水文模型和河网汇流模型。在模型参数方面,提出了
1 种分布式水文模型参数的确定方法。最后,对分布式水文模型存在的几个典型问题进行了
分析和讨论。
关键词:分布式水文模型;水文模型;DEM
随着“3S”技术的发展,水文模拟技术趋向于将水文模型(包括数学物理模型、概念性
模型和系统理论模型)与数字高程模型 (DEM)相结合,同地理信息系统 (GIS)与遥感 (RS)
集成。而 DEM 作为构成 GIS 的基础数据,通过它可以提取许多流域水文特征参数信息,如
坡度、坡向、汇流网络、流域界线等。因此,基于DEM 的分布式水文模型逐步成为现代水
文模拟技术研究的热点,代表了水文模型的最新发展方向。
1 水文模型及其分类
水文模型是水文科学中一个最重要的分支之一,是对 自然界中复杂水文现象的一种简
化,是水文水资源研究的重要工具。水文模型以水文系统为研究对象,根据降雨和径流在 自
然界的运动规律建立数学模型,通过电子计算机快速分析、数值模拟、图像显示和实时预测
各种水体的存在、循环和分布,以及物理和化学特性。 水文模型的研究大约始于 20 世纪
50 年代,经过半个多世纪的发展,水文模型已在水利工程规划设计、洪水预报、水资源开
发利用、水库设计与调度、道路规划、城市规划、面源污染评价、土地利用变化的水文过程
响应、人类活动的流域水文和生态过程响应等诸方面得到广泛的应用,当今的一些研究热点,
如全球气候变化的水文过程响应、生态环境蓄水量估算、水资源可再生性综合利用和评估等
均需要水文模型。
严格来说,水文模型可分为确定性模型和随机(统计)模型两太类。但是在实际中,水文
模型一般是指确定性模型。从反映水流运动物理规律的科学性和复杂程度而言,水文模型通
常被分为三大类:系统模型(也即黑箱子模型)、概念性模型和物理模型。
从反映水流运动空间变化的能力而言,水文模型又可分为两类:集总式模型和分布式模
型。而物理模型都是分布式模型。另外,介于集总式模型和分布式模型之间,还有一种所谓
的“半分布式”水文模型,其典型代表是以地形为水文过程空间变异性基础的TOPMoDEL 模
型。在TOPMoDEL 模型中,采用地貌指数 ln(a /tanB)作为水文相似性指数,流域的地貌指
数 1n(a /tanB)概率分布曲线则反映水文过程在流域上的空间变异性。
按所研究的对象又可分为:水质模型和径流模型(包括地表径流模型、地下径流模型)。
按所涉及的范围又可分为全球水文气象模型、流域(或地区)水文模型和单株植物的蒸散发模
型等。按模型的功能又分为:描述型水文模型和预测型水文模型。
2 传统水文模型的发展
水文模型从定量上分析流域出口断面流量过程线形成的全部过程,包括降
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