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1、科研与管理水利规划与设计2007年第2期基于GIS的数字产汇流技术朱庆利朱琳田质胜(山东省水利勘测设计院济南250013)【摘要】本文以南水北调东线第一期工程调度运行管理系统为依托,在“水资源优化配置与专家决策支持系统研制”的框架内,以流域分级理论为基础,综合运用地理信息技术、遥感技术、空间技术、分布式数据库技术、计算机网络技术等先进技术,构建了大汶河流域基于GIS的分布式三水源新安江产汇流模型,编制了“大汶河流域来水预测系统”对大汶河流域的地表径流过程进行模拟和预测,为水资源优化配置系统提供地表径流输入。【关键词】地理信息系统产汇流计算
2、+【中图分类号】TV12119【文献标识码】A【文章编号】1672-2469(2007)02-0069-04式三水源新安江模型,运用流域内各水文站点的历1研究的目的和意义史水文数据率定模型参数,对流域的降雨-径流过南水北调工程建成后,在我省境内将形成以其程进行模拟和预测。为骨干的全省供水网络,实现地表径流、地下水、2研究的理论方法黄河水和引调长江水的汇合,为“四水”联合调度提供可能,从而实现真正意义上的全省水资源优基于GIS的数字产汇流模型研究以流域分级理论化配置。为依据,以地理信息技术为依托,利用数字高程模型为保证南水北调工程安全、可靠
3、、长期、稳和融合后的遥感影像,进行流域水系要素的提取和分定、经济地运行,合理调配调水沿线区域内水资布式产汇流模型计算单元(子流域)的划分。源,水利部于2002年起组织有关单位承担了“十211流域分级理论五”国家重大技术装备研制(科技攻关)项目流域分级方法从技术上实现了流域模拟由粗到“水资源优化配置模型及专家决策支持系统研制”专细的逐步认识过程,是对流域按照地形划分的前题研究。在该专题中,我们利用地理信息技术、计算提,是分布式数字产汇流模型的基础,基于该理论机网络技术、空间技术、分布式数据库技术等先进技可以采用数字高程模型逐级进行流域水系要
4、素的提术对大汶河流域的产汇流模型进行了专项研究,对大取,按照地形对产汇流模型的计算单元进行划分。汶河流域来水进行预测,取得了令人满意的结果。212产汇流模型本文从构造满足水资源优化配置需求的产汇流降雨--径流形成过程受到许多因素的影响与模型出发,选择大汶河流域作为研究对象,利用数字高程模型(DEM)提取流域的各种数字特征,作者简介:朱庆利(1970年—),男,山东省水利勘测设计院为流域产汇流模型提供必需的基础数据,构建分布研究开发中心副主任、高级工程师。·69·科研与管理水利规划与设计2007年第2期制约,是一个非常复杂的非线性过程。习惯
5、上,人模型的地形基础。们把这个复杂的过程概化为产流和汇流两个子过214分布式新安江产汇流模型程。集总式与分布式模型是产汇流模拟方式的两个新安江模型是赵人俊于1984年提出的一个适不同分支。集总式模型把整个流域看成一个整体,用于湿润、半湿润地区的概念性流域产汇流模型,不考虑流域内部差异,在模拟空间大尺度和时间长分布式新安江模型考虑多种因素在流域面上分布的序列的水文过程显得精度不够。分布式模型将流域不均匀性,全流域按分水岭或雨量站分为若干单元划分为多个面积相等的网格单元或依据流域下垫面面积,对每个单元面积计算出到达流域出口的出流自然条件的不同
6、划分为面积不等的子流域;在垂直过程,将各个单元的出流过程线性叠加,得到流域方向上将土壤分层,根据流域产汇流特征不同,利的总出流过程。产流部分根据蓄满产流概念,用流域用一些物理和水力学的微分方程求解。张力水蓄水容量曲线来考虑土壤含水量在面上分布不分布式产汇流模型之所以成为当前水文水资源均匀对产流的影响。汇流部分则对不同的水源采用不研究的热点之一,在于它能够反映水文水资源要素同的汇流模型。经产汇流计算后,得出单元面积出口在空间上的变化,能够进行下垫面变化条件下的计流量过程。然后采用马斯京根法演算到流域出口。算,特别是它具有更多的模拟功能。分布
7、式产汇流215GIS与RS复合技术模型同时具有理论上的前沿性和应用上的广泛性。地理信息系统有多种数据来源。就流域产汇流然而,分布式产汇流模型不仅需要的资料与数据众模拟而言,主要来源有地图文件、文字图表、野外多,而且要求分辨率很高的空间信息,这是当前限观测、遥感(RS)及DEM等。这些信息只有通过制分布式产汇流模型广泛应用的主要问题。应用遥GIS复合处理才能统一到特定的时空体系中。这种感等空间信息和GIS技术,能促进水文水资源分布复合基本内涵包括几个方面:与研究对象相关的多式模拟的发展。源信息收集,即包括不同手段、不同时相、不同平213地理
8、信息系统与数字高程模型台、不同数据格式的原始数据;多种数据空间数学地理信息系统是在计算机软硬件支持下,将地基础的统一:数据类型格式的转换与统一;多源数学空间数据与计算机技术相结合,通过系统建立
