考虑水土保持措施影响topmodel模型的研究及应用

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1、摘要大多数流域水文模型缺少显式考虑流域下垫面变化对水文过程的影响，因此不利于研究水土保持措施对流域径流过程的影响。本文将在半分布式水文模型——TOPMODEL模型中引入水土保持措施影响水文过程的物理机制，构建考虑水土保持措施影响的TOPMODEL模型，研究我国南方红壤区一一江西省修河流域实施水土保持措施的水文响应。本文在数字高程模型的基础上，研究和归纳了流域信息提取的方法和算法，利用DEM数据提取了河网、水系、水流路径等相关的流域特征，利用ARCGIS软件根据地理坐标将流域栅格高程数据与地表植被覆盖类型进行耦合，得到每一个栅格的高程数据与地表植被覆盖类型。将水土保持措施对水文过程的影响引

2、入TOPMODEL模型产流模块，考虑下垫面变化的水文效应。建立该模型时，将原TOPMODEL模型中关于土壤导水率全流域均等的假设改为在某一种下垫面条件上相等，重新推导模型产流方程，并引入植被地形指数的概念，使水土保持措施对下垫面条件的改变直观的反映在流域的植被地形指数变化上，进而进行相应的产流计算。汇流计算时采用基于子流域的等流时线汇合法对每块予流域进行汇流计算，得到子流域出口断面的流量过程。最后，利用通过DEM提取的河网信息，将各个子流域出口断面的流量过程进行“演算一汇合一演算”，最终得到整个流域出口断面的流量过程。将该模型应用于修河清江站以上流域，进行参数率定与洪水模拟计算，并与TO

3、PMODEL模型与新安江模型在该流域的计算结果进行比较，同时计算各种水土保持措施对径流过程的影响。应用结果表明三个模型都能较好的应用于该流域进行洪水模拟，通过比较可以看出考虑水土保持措施影响的TOPMODEL模型能够取得相对较高的模拟精度。各种水土保持措施的实施不同程度的削减了洪峰，减少了洪量，取得了较好的防洪减灾效果。关键词：数字高程模型、TOPMODEL模型、新安江模型、植被地形指数、水土保持措旖、洪水模拟AbstractTheeffectofvegetationonhydrologicalprocessesisseldomconsideredexplicitlyinmostwate

4、rshedmodels，whichlimitstheirapplicabilitytoevaluatetheimpactsofwaterandsoilconservationonrunoffprocesses．tnthisstudy，aphysically-basedwaterandsoilconservationstrategies—hydrologymechanismwasappliedtotheTOPMODELSelf-distributedHydrologicalModels，namelytheTOPMODELwaterandsoilconservationstrategies—

5、hydrologymodel．Thewaterandsoilconservationstrategies-basedmodelwasusedtoexplorethehydrologicalresponseswithwaterandsoilconservationstrategiesintheXiuheRiverbasinofJiangxiProvince，redsoilareainthesouthofChina．Inthisresearch，basedonDEM，themethodsofextractingbasininformationarestudiedandsummarized，s

6、uchasdrainagenetwork，riversystem，flowlength．ByArcgis，theindividualelevationandsoilvegetationtypeofeverygridCanbeattainedthroughmatchingtheelevationandsoilvegetationdatawiththecoordinates．Thehydrologicalresponsesundervariableenvironmentareexplicitlytakenintoaccountbyaddingtheeffectofvegetationonhy

7、drologicalprocessestotheflowmodelofTOPMODELThroughchangingtheassumptionsofaveragewaterconductionofsoilinthewholebasinasaveragewaterconductionofsoilinsomelandcover，inquiringintotheflowequation，definingtheconceptofvegeta