基于蓄满超渗产流模式的分布式模型构建及应用

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洪水灾害是一种发生概率高,范围广,破坏力强的自然灾害。洪水预报为科学地进行洪水调度和防汛抢险提供了决策支持。水文模型作为预报洪水的一个重要方法,一直是水文科学研究的重要分支。分布式流域水文模型不仅可以反映流域下垫面的空间分布,而且易于与气候气象数据进行耦合,至今一直是研究的热点和难点之一。本文在国家自然科学基金项目“流域水文过程对极端气候事件敏感性研究"(51079131)和中国气象局气候变化专项“河南省不同流域水文过程对极端降水事件的响应”(编号CCSF201312)支持下展开,论文构建适用于半干旱半湿润地区特点的松散型分布式水文模型,模型以蓄满-超渗产流方式、单位线及马斯京根法为理论基础,并以陆浑水库控制流域为例对模型进行了验证。在对流域内降雨和径流的时空分布特点及其洪水等级进行分析的基础上,对该流域的洪水风险管理提出了相关建议和措施。(1)利用ArcGIS软件对搜集到的陆浑水库控制流域的DEM数据进行了处理,提取出该流域的河网水系,将研究区域划分为13个子流域,并提取出了流域地形、土地利用、土壤和植被分布等流域特征。(2)考虑蓄满-超渗兼容的产流模式,以DEM为基础,构建适用于半干旱半湿润地区的松散耦合型分布式流域水文模型,并以陆浑水库控制流域为例,应用该模型对洪水过程进行了模拟,并与陆浑水库管理局的经验模型模拟结果进行了对比,结果表明,分布式模型模拟精度较高,而经验模型精度稍差,分布式模型模拟结果可以为水库的防洪调度提供指导依据,经验模型模拟结果可以作为参考。(3)对陆浑水库流域的降雨、径流空间分布及历史洪水特性进行了分析,并将洪水划分为五个等级,统计结果表明,东湾站洪峰为1609m3/s以上的洪水产生灾害的风险较大,1609m3/s以下的洪水产生灾害较小。流域内降雨中心在上游的大等级降雨场次较多,而下游的场次较少。并结合陆浑水库流域特征,对该流域的洪水风险管理进行分析,提出了相关建议和措施。
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