DEM分辨率对小流域径流模拟的影响.pdf

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1、第36卷5期Journa安lof徽An师hui范No大m~学alU学ni报vers(i自ty然(N科at学ur版al)Science)Vo1．36No520】3年9月Sep．2013DEM分辨率对小流域径流模拟的影响田智慧，晋磊(郑州大学水利与环境学院，河南郑州450001)摘要：DEM分辨率对小流域流域特征参数和径流模拟有影响．选择伊河流域中游的陆浑水库流域为研究区，模拟模型使用ArcView平台的集成系统AVSWAT2005，研究在不同DEM分辨率情况下径流模拟的变化．研究表明：DEM分辨率对流域特征产生

2、很大影响，随着DEM分辨率的降低，坡度值变小，径流汇水长度变小，流域面积有变小的趋势．DEM分辨率进而影响了径流模拟的结果，随着DEM分辨率的降低径流量减少，月径流量峰值衰减，月径流量峰值谷值坦化．关键字：DEM分辨率；SWAT模型；径流模拟中图分类号：P33z~．2文献标志码：A文章编号：1001—2443(2013)05—0483—06在我国，据水利部水利发展统计公报显示，濒临中小河流的城市占全国城市的85％，国内生产总值的50％、工业生产总值的7O％来源于中小流域的城市．然而，我国中小流域的防洪标准却普

3、遍偏低，83％的城市只能抵御20年一遇的洪水．防洪标准的偏低导致中小流域洪水灾害频繁发生．为了减小洪水灾害，必须加强对我国中小流域防洪问题的研究和建设j．水文模型是洪水预报的关键，水文模型经历了集总式模型，半分布式水文模型到分布式水文模型的发展．分布式水文模型与地理信息系统、遥感信息技术结合可以更好地反映水文要素的空问变化，而集总式模型一般把整个流域当成一个整体，各因素的输入参数通常为流域平均值，没有考虑流域内部各地形因素的空间变化，因此分布式水文模型是解决这些问题、挑战的有力手段和必然途径，也是当前水文学研

4、究的前沿和热点J．SWAT模型是美国农业部开发的流域尺度模型，用于模拟地表水和地下水质和水量，长期预测土地管理措施对具有多种土地利用、土壤和管理条件下的大面积复杂流域的水文、泥沙和农业化学物质产量的影响，是一种基于GIS的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用_3_．SWAT模型的输入数据包括地形、数字流域、土壤类型、土地利用及降水、气温等气象数据．数字高程模型DEM是描述地面高程值空间分布的一组有序数组，是表示流域地表三维特征的有效工具，可以从栅格高程资料中自动提取流域几何特征值[引．分布式水文模

5、型的构建过程受流域特征参数影响大，而DEM分辨率影响诸如坡度、汇流网络、河道长度、流域边界等流域参数的提取，进而影响流域水文模型的模拟精度[5]．从理论上讲，DEM分辨率越高越能精确地提取河网流域特征，但目前高精度的DEM难以获得．本文以伊河流域中游的陆浑水库流域为研究区，采用30m分辨率ASTERGDEM(V1)数据和90m分辨率的SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)为DEM基础数据，研究不同DEM分辨率下的径流特征参数的差异及对流域径流模拟的影响．1研究方法及研究区概况1

6、．1SWAT模型SWAT模型是长时段流域环境模拟模型，该模型具有很强的水文物理机制，可以对不同的土壤条件、土地利用类型、气候状况和在人类活动的干扰下做出有效的径流模拟预测[．swAT模型将研究流域划分为若干个水文响应单元(HydrologicResearchUnit—HRU)，以HRU为最小水文模拟单元进行流域径流模拟．水文响应单元的水量平衡方程为收稿日期：2013—03—20基金项目：国家自然科学基金(41101095)．作者简介：田智慧(2965～)，男，河南西峡人，教授，博士．引用格式：田智慧，晋磊．D

7、EM分辨率对小流域径流模拟的影响[J]．安徽师范大学学报：自然科学版，2013，36(5)：483—488484安徽师范大学学报(自然科学版)2013往s=SWo+(R如一Q酬一一w一Q删)(1)公式中：S为土壤最终含水量，mm；S为土壤前期含水量，ram；f为时段，d；R幽为第i天降水量，mm；Q，，为第i天的地表径流量，mm；E。为第i天的蒸发量，mm；为第i天存在于土壤剖面地层的渗透量和侧流量，mm；Q脚为第i天地下水含量，mlT1．1．2研究思路SWAT模型的输入数据为：DEM、土地利用图、土壤图、气

8、象数据．本研究采用不同分辨率DEM数据，与同一套气象、土壤图、土地利用图组合，分别进行模型率定和模型验证．表1DEM分辨率对径流模拟影像研究思路Tab．1ThoughtofresearchingtheeffectofDEMresolutiontorllnoffsimulationDEM数据土壤图、土地利用图、河网图模型率定模型验证30H正lFM1987—1991年数据率定1996—2001年数据验证