基于TOPMODEL的分布式水文模型在中小流域的应用研究

发布时间：2021-03-27 01:30

　　及时准确的洪水预报可为防汛减灾、洪水风险评估、水资源调配管理等方面提供重要的理论指导和决策依据.本文根据TOPMODEL和一维水动力学原理,构建了一套适用于中小流域的松散型分布式水文模型,筛选了40场代表性洪水,对模型的模拟精度进行了评价.结果表明:所有场次洪水模拟结果的峰现时间误差绝对值合格率为97.5%、达到甲级预报精度,洪峰相对误差合格率为75%、达到乙级预报精度,效率系数合格率为77.5%、可达乙级预报精度.本文构建的松散型分布式水文模型,模型参数少、运算速度快且具有较强的物理机制,可为分布式水文模型在实时洪水预报领域的应用提供一条新思路. 

【文章来源】：江西水利科技. 2020,46(05)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

三都站上游流域河道分段示意图

地形指数概念是TOMPDEL的核心理论基础之一，目前已被广泛应用于土壤含水量赤字、地下水埋深、产流源面积计算等方面的研究中。TOPMODEL最常用于提取地形指数空间分布的算法为Qiunn和Beven设计的FDFM。图2给出了三都站以上游流域采用FDFM算法提取的地形指数空间图及其累积概率分布，其中三都站以上游流域DEM的水平分辨率为90m、垂直分辨率为1m。三都站以上游流域DEM水平分辨率较高，共计186 228个有效网格。从图2可以看出，地形指数的空间图（图2a）细节清晰、连续且颜色变化平缓，其累积概率分布形态平滑（见图2b）。蓝色网格的地形指数较小，多为山坡或丘陵；黄色或红色网格的地形指数较大，主要出现于山谷、河道、滩地等水流汇聚之处。地形指数较高的网格往往相互连通，构成形如毛细血管一般的树状网络、自流域出口延伸至流域深处。此外，部分地形指数较高的网格聚集、形成连续成片的橙黄色区域，其中一条深红色、单网格宽的线条穿过该区域。其主要原因是，FDFM算法是一种多流向算法，在山谷或河道周边的滩地上会存在显著的“虚假”扩散现象，导致滩地区域的地形指数整体偏高。

(2）根据三都站以上流域1980～2018年洪水资料筛选出洪峰流量>1 000m3/s的40场代表性洪水，对松散型分布式水文模型进行了验证。结果表明，所有场次洪水模拟结果的峰现时间误差绝对值大多在5小时以内，合格率为97.5%，达到甲级预报精度；相对误差的均值为12.7%，合格率为75%，达到乙级预报精度；效率系数均值为0.845，合格率为77.5%，可达乙级预报精度。(3）本文构建的松散型分布式水文模型兼具集总式模型和分布式模型的优点，模型参数少（6个）、运算速度快且具有较强的物理机制，为分布式模型在实时洪水预报领域的应用提供了一种新思路。


本文编号：3102617