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1993年长江三峡水利枢纽工程建设的正式启动,三峡工程对三峡库区的社会经济发展及自然生态环境状况等的影响,都倍受世人关注。其中,土壤侵蚀及面源污染问题是威胁三峡库区的自然生态环境的两大因素。随着社会经济的快速发展,环境质量的恶化正在威胁着人类的生存与发展。以降雨径流模拟为内容的产流模拟研究是土壤侵蚀、非点源污染、地表水量平衡计算等众多研究领域的非常重要的技术手段。 随着计算机技术和一些交叉学科的发展,流域水文模拟的研究方法产生了根本性的变化。其突出趋势主要反映在计算机技术、空间技术、遥感技术等的应用方面,分布式水文模型被广泛提出,遥感(RS)、地理信息系统(GIS)在水文模拟中的应用给传统的研究方法带来了创新,特别是数字高程模型(DEM)技术的完善为数字水文学的发展和数字水文模型的诞生提供了坚实的基础。数字高程模型(DEM)存储了丰富的地形信息,通过GIS可以提取流域的基本特征,包括下垫面特征、水系、河网等,并可以依据河网等级确定流域的边界,进行子流域的划分,为数字水文模拟提供了平台。 本研究应用地理信息系统和WMS模型系统,以三峡库区为例,基于DEM构建出三峡库区数字流域并提取部分流域数字特征,再与建立的产流模拟模型有机结合进行了降雨径流数字模拟研究,主要的研究内容和结果包括以下几个方面: (1)建立流域专题数据库。本研究以Windows 2000 Professional为操作系统,采用ESRI公司的地理信息系统产品ArcGIS 9为工作平台,建立了重庆市专题数据库,包括数字高程模型、水系、土壤、土地利用等空间信息。研究区内土地利用类型主要以林地、水田及旱地为主。土壤类型主要以黄壤、水稻土、紫色土及石灰(岩)土为主。 (2)水系提取及修正方法探讨。本研究以重庆三峡库区东段(巫山—云阳)为对象,探讨了基于D8算法的流域水系自动提取方法。在此基础上,应用Maidment提出的“burn-in”算法,对流域河网水系进行修正。保证了在原有DEM不作较大修改的前提下,使得生成的河网与实际河网更加匹配,同时也保证了模拟结构的准确性,较大限度的避免人为因素在模拟过程中对结果产生影响,提高了模拟精度。 (3)分布式数字流域构建。在重庆市专题数据库及提取水系的基础上,应用美国环境系