基于DEM的水文模型及流域汇流非线性问题研究

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1、Y1128419分类号————盟量_—一uDc(DDc)—』堑——一学号t—立蟠虹虹虹￡一密擐。———jL—一河；每大萼硕士学位论文基于DEM的水文模型及流域汇流非线性问题研究事巧玲指导教师姓名奎毽塞兹拦翘盎太堂盎主盎蠢滔堂陆割盅重鼓拦盔直工盎型赶盎客商申请学位擐别工堂受土学科顿域———盎奎生厦盎盘■一论文掘交日期t2姐2垒5且论立普辩日期；—j蛐己星j』L越—且学位授予单位和日期一——赶—盎—太—兰———————jL—且——且答辩委员台主席-茁耋羞鼓控论文评阅人-譬盅民直控、圭亘羞耻控2007年5月中田·南京摘要分布式水文模型能够为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机

2、理提供有力的工具，其开发研究具有重大的理论价值和实用意义。本文基于DEM，建立了基于栅格的分布式新安江模型，同时对流域汇流的非线性问题进行了探讨性研究。首先总结了基于DEM的流域特征提取方法，包括河流Strah／cr分级，流域坡度的提取，沟壑密度的提取等。然后基于DEM栅格，把1个栅格作为1个计算单元，运用新安江模型进行蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算，其中，流域汇流采用滞后演算法，河道汇流采用基于栅格的Muskingum逐栅格演算法。最后，将基于DEM的新安江模型分别用在黄河支流——洛河卢氏站以上流域和浙江省衢江的密赛站以上流域进行洪水模拟。模拟结果表明，该模型在湿润

3、地区和半湿润地区的应用都取得了令人满意的结果。流域汇流的非线性是客观存在的水文现象。地表径流汇流通常被忽略，河网汇流通常用滞后演算法或单位线法，然而这些方法都缺乏明确的水力学根据，本文通过简化圣维南方程组推导了2个非线性水库方程，分别描述地表漫流和河网汇流。文章采用变步长的龙格——库塔法求解2个非线性方程，同时利用DEM提取的流域信息确定非线性方程中的汇流参数。最后，将构建的模型用在密赛站以上流域进行洪水模拟，模拟结果表现出的整体特征是洪水涨落快，这可能与假设洪水波是运动波有关。关键词：DEM、新安江模型、汇流非线性、流域特征、黄河流域、密赛流域AbstractDistribut

4、edHydrologicalModelshavebecomethetrendforhydrologicalmodellingduetotheirabilitiestoprovidepowerfultoolsthatarescientificallyrealisticinthedescriptionofnmoffformationmechanicsintherealworld；extensiveresearchesontheapplicationofsamehaveprovenitsgreattheoreticalvalueandpracticalmeaning．Basedonth

5、eDigitalElevationModelagrid-baseddistributedXinanjiangModelisdevelopedwimextensionofdisenssionsonthenonlinearconfluenceproblems．Theapproachadoptedinthisstudyinvolvesacomprehensivereviewofmethodsconcernedwithextractionofbasincharacteristics；thisincludesstreamclassificationaccordingtoStrahler,s

6、lopederivation,calculationofgulldensity．BasedonDigitalElevationModel，XinanjiengModelisusedonone鲥dtocalculateevaporation,ratioif,waterresourcesseparationandconfluencebyconsideringone鲥dasonecalculatedbasin．11leAlg-RouteMethodwasemployedforbasinconfluenceandtheGrid-BasedMllskjn羽】lnFlowRoutingMet

7、hodforfiversystem．111e鲥d-basedXinanjingmodelWaSappliedforfloodsimulationtotheUpperLushibasininLuoRiverandupperMisaibasininQujiangRiverbasedontheprecedingpre-proeessing．TheresultsshowthatthemodelCanperformwellnotonlyinhumidareasbutalsoinsemi-h