HEC-HMS和TOPMODEL模型在东庄流域洪水预报中的应用研究

发布时间：2021-04-25 00:41

　　山西省古县东北地势高,山岭连绵重叠,地质和水文条件复杂,是山西省山洪灾害的频发区。本文以古县半干旱东庄流域为研究对象,基于Arcgis平台、HEC-DSS软件和HEC-HMS模型以及编制TOPMODEL模型计算程序,建立适合东庄站流域的洪水预报方案,对削减洪灾、群测群防工作及工程规划设计提供理论帮助,并给山洪预警系统提供方法支撑。本文取得的成果有:（1）收集流域内七个雨量站的降雨资料、东庄水文站的流量资料和蒸发资料,以及土壤和土地利用类型等数据,基于东庄流域DEM数字高程模型并借助GIS平台,对DEM进行预处理,提取河网和子流域等数字流域信息,计算子流域坡度、最长汇流路径和CN等地形数据。构建HEC-HMS水文模型预报方案:采用SCS曲线数法计算产流、Snyder单位线法计算坡面汇流和线性马斯京根法计算河道汇流,并用优化方法对参数进行优化,模拟结果表明:率定期7场洪水合格率85.7%,达到了甲等精度;平均确定性系数0.72,达到了乙等精度。验证期3场洪水合格率66.7%,达到了丙等精度;平均确定性系数0.64,达到了丙等精度。（2）基于DEM和GIS平台,经过对DEM进行填洼、水流方向... 

【文章来源】：华北水利水电大学河南省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水文模型研究现状
        1.2.2 HEC-HMS分布式水文模型的研究现状
        1.2.3 TOPMODEL模型研究现状
    1.3 研究目的和内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 技术路线
    1.5 小结
2 东庄流域基本情况
    2.1 东庄流域概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 河流水系
        2.1.3 气候条件
        2.1.4 水利工程
    2.2 历史山洪灾害
        2.2.1 文献记载洪水资料
        2.2.2 历史洪水调查成果
        2.2.3 当地相关部门洪水记载
    2.3 山洪灾害现状防治
        2.3.1 非工程措施
        2.3.2 工程措施
    2.4 小结
3 HEC-GeoHMS地形处理及数字流域构建
    3.1 基于DEM数字流域信息提取
    3.2 水文气象数据
    3.3 土壤与土地利用数据分析
    3.4 地形数据计算
        3.4.1 流域地形数据计算
        3.4.2 雨量权重确定
        3.4.3 子流域CN值计算
    3.5 小结
4 HEC-HMS水文模型建立及应用
    4.1 HEC-HMS模型原理及结构
        4.1.1 流域模块
        4.1.2 气象模块
        4.1.3 控制运行模块
        4.1.4 时间序列模块
    4.2 HEC-HMS模型计算模块
        4.2.1 产流计算
        4.2.2 直接径流计算
        4.2.3 河道汇流计算
    4.3 参数优化
        4.3.1 优化方法
        4.3.2 优化目标函数
    4.4 洪水预报误差和精度等级评价
    4.5 模型的率定与验证
        4.5.1 场次洪水的选择
        4.5.2 模型参数率定
        4.5.3 模拟结果
    4.6 小结
5 TOPMODEL模型的建立及应用
    5.1 TOPMODEL模型基本结构
        5.1.1 蒸发计算
        5.1.2 产流计算
        5.1.3 汇流计算
        5.1.4 模型参数
    5.2 模型构建
        5.2.1 流域地形指数计算
        5.2.2 流域水流长度计算
        5.2.3 水文数据
    5.3 TOPMODEL模型的率定与验证
        5.3.1 参数的确定
        5.3.2 模拟结果
    5.4 小结
6 HEC-HMS模型和TOPMODEL模型的模拟结果分析
    6.1 模拟结果分析
        6.1.1 模拟结果
        6.1.2 模型误差分析
    6.2 率定期洪水过程线
    6.3 验证期洪水过程线
    6.4 小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]TOPMODEL模型在半湿润地区径流模拟分析中的应用及改进[J]. 李抗彬,沈冰,宋孝玉,郝改瑞.  水利学报. 2015(12)
[2]山洪预报预警技术研究进展[J]. 李红霞,覃光华,王欣,缪韧,刘盈斐.  水文. 2014(05)
[3]Sobol′方法分析TOPMODEL水文模型参数敏感性[J]. 齐伟,张弛,初京刚,周惠成.  水文. 2014(02)
[4]采用分布式HEC-HMS水文模型的晋江流域暴雨次洪模拟[J]. 陈芬,林峰,陈兴伟.  华侨大学学报(自然科学版). 2012(03)
[5]利用HEC模型分析下垫面变化对洪水的影响——以伊河东湾流域为例[J]. 丁杰,李致家,郭元,黄鹏年.  湖泊科学. 2011(03)
[6]晋江西溪流域土地利用覆被变化及其洪水响应分析[J]. 林木生,陈兴伟,陈莹.  南水北调与水利科技. 2011(01)
[7]基于HEC-HMS模型的时间步长对次洪模拟的影响分析[J]. 林峰,陈莹,陈兴伟,陈芬.  山地学报. 2011(01)
[8]目标函数对HEC-HMS模型参数率定的影响研究[J]. 邓霞,董晓华,薄会娟.  水电能源科学. 2010(08)
[9]水文模型:回顾与展望[J]. 徐宗学.  北京师范大学学报(自然科学版). 2010(03)
[10]分布式TOPMODEL模型在清江流域降雨径流模拟中的应用[J]. 凌峰,杜耘,肖飞,吴胜军,薛怀平.  长江流域资源与环境. 2010(01)

硕士论文
[1]TOPMODEL与新安江模型参数不确定性分析及其应用[D]. 叶江.广西大学 2016
[2]基于HEC-HMS与新安江模型洪水预报研究与应用[D]. 冯世伟.广西大学 2016
[3]基于TOPMODEL模型的漓江上游洪水预报研究[D]. 魏传健.广西大学 2015
[4]HEC-HMS模型构建及其在恭城河流域洪水预报中的应用[D]. 廖富权.广西大学 2014
[5]基于ANN和TOPMODEL的新型降雨—径流模型构建研究[D]. 刘玮丹.四川农业大学 2013
[6]基于三种水文模型的流域径流模拟和土壤含水量模拟应用研究[D]. 彭伟.四川农业大学 2009
[7]基流分割及基于改进TOPMODEL径流模拟[D]. 文佩.河海大学 2006



本文编号：3158368