分布式NAM水文模型研究及系统实现

发布时间：2020-04-03 21:38

【摘要】：近些年来,一方面,计算机、地理信息采集(尤其是卫星遥感、雷达监测)等高效便捷技术的普及,以及学科交叉思想的兴起,使得能够融合大量流域属性特征的分布式水文模型的实现成为可能;另一方面,下垫面的变化及人们对水文过程精细化模拟的要求,也使得分布式水文模型的研究成为必然的发展趋势,目前已逐渐成为行业研究热点之一。现阶段已陆续有学者结合遥感、计算机技术将集总式水文模型转化为分布式水文模型,已实现流域水文过程的精细化模拟。本文基于NAM模型的产汇流基本原理,构建了基于栅格的分布式NAM模型,并进一步开发了分布式NAM水文模型系统,以实现任意流域分布式水文模型的快速建模。主要研究内容和成果如下:(1)为满足不同分布式水文模型基础数据的需求,统一制作了流域属性信息图表。流域基础信息是构建分布式水文模型的重要基础,由于模型结构不同,各分布式水文模型所需流域基础数据不尽相同,为避免繁琐的数据处理过程,本文将分布式水文模型可能用到的流域特征属性统一提取整合成一张属性图表,避免了重复处理数据,提高了模型计算效率。(2)考虑土壤质地和土地利用类型的空间异质性,基于NAM模型的产汇流原理,构建了分布式NAM模型。分布式NAM模型将整个流域栅格离散化,每个栅格内均采用集总式NAM模型作为产流模型,根据整合的流域通用属性信息建立栅格汇流最优演算次序,以目前广泛运用的马斯京根模型和扩散波模型作为逐栅格地表径流汇流模型,以滞后演算模型作为壤中流、地下径流汇流模型,采用SCE-UA算法进行模型参数优选。对比分析了集总式与分布式NAM模型在汉江旬河流域的适用性,计算结果表明,构建的分布式NAM模型有较强的适用性,可以模拟流域水文过程的空间分布特征。(3)为进一步验证分布式NAM模型的适用性,将其与分布式新安江模型进行了对比研究。以整合的流域通用属性信息为基础,结合分布式新安江模型产汇流原理,快速构建了分布式新安江模型。通过与分布式新安江模型在旬河流域比较运用发现,分布式NAM模型具有结构简单、参数少的特点,在模型参数自动寻优过程中也更加高效。(4)基于B/S架构模式,采用Java语言及Eclipse开发工具,实现了分布式NAM模型的系统开发。结合分布式NAM模型的理论方法以及实际洪水预报的切实需要,系统兼具了洪水模拟所需的流域通用属性信息解析、基础数据处理、洪水管理、参数率定四大功能模块,可实现任意流域的分布式水文模型构建;为了保证系统的可维护性和扩展性,系统采用了主流的开发环境、成熟的系统框架,同时设计了通用接口,实现了灵活添加、配置水文模型的目的,为相关人员提供了一个具有生产、科研性质的系统平台。
【图文】：

旬河流域,河流水系

图 1.3-1 旬河流域河流水系图究内容和章节安排遥感技术的快速发展，，学科交叉思想兴起，人们对水文过程精分布式水文模型成为当今研究热点之一。本文在此发展趋势下为基础，构建了分布式 NAM 水文模型，建立了分布式 NAM旬河为例，探讨了分布式 NAM 模型在该地区的适用性，以期制定提供一种选择。论文共分六个章节撰写，各章关系如图1.4排如下：绪论文研究背景、意义与研究目标，简要概述了水文模型研究进展而阐述了 NAM 模型的研究现状及本文研究区概况，确定了本

旬河流域,栅格

华中科技大学硕士学位论文特点如下，周围 8 个栅格有大于等于一个栅格高程与该栅格高程相等，其他栅格高程则大于该栅格高程。步骤 2 对上述标记平地栅格增加一个很小高程。重复步骤 1 直至流域内所有平地栅格消失为止。根据上述洼地填平处理和平坦栅格增高处理后的汉江上游旬河流域、金钱河流域结果分别如图 2.1-1 和图 2.1-2 所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P334.92

【参考文献】