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基于二元演化模式的流域水文模型初探

作　者: 雷晓辉
导　师: 王浩
学　校: 中国水利水电科学研究院
专　业: 水文水资源
关键词: 水文模型产流下垫面人类活动 SCS模型
分类号: P334.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 346次
引　用: 2次
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内容摘要

随着人类社会的发展，人类活动对流域水文过程的影响越来越大。传统流域水文模型已无法解决这个问题了，只有具有物理基础并且考虑流域空间变化的流域水文模型才能解决这个问题。基于此本文提出了BMBC模型(Basin Moisture Balancing and Cycling Model，流域水量平衡和循环模型)。决定流域水文过程的四个流域水文特性：降雨特性、蒸发特性、下垫面特性、汇流特性，都受到两方面因素的影响：自然过程和人类活动。要想更清楚的研究流域的水文过程，就必须分别研究自然过程和人类活动对流域水文过程的影响，然后再把它们结合起来共同考虑。所谓“流域二元水循环模式”的本质就是分别考虑自然过程和人类活动对流域水文过程的影响。因此，对流域水文过程研究的最终目的，就是建立基于“流域二元水循环模式”的流域水文模型。这也正是本文所提出的流域水文模型BMBC模型。这是一个非常庞大的模型，它将全面考虑自然过程和人类活动对流域水文过程的影响。对于BMBC模型，本文只把重点放在：人类活动对流域下垫面状况改变的条件下，流域产流特性的演变情况。对于汇流等其它方面的研究留在以后进行。为了解决这一问题，本文提出一个假设：对任何一类流域下垫面，其水文响应(降雨径流关系)是固定的，不会因其面积、位置等因素而发生变化。在这个假设的基础上所有的问题就归结到一点：寻找每一种下垫面的水文响应。根据这个假设，本文提出建立BMBC模型的三种方法：实验法、统计法、水文模型法。首先，本文采用了建立在同样理论基础上的SCS模型对潮白河大阁以上流域进行了水文预报。并对SCS模型参数的物理意义进行了分析。其次，本文运用统计方法探索性的提出了一套建立BMBC产流模型方法，并具体针对大阁和下堡两个小流域进行了产流模拟，结果比较满意。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章流域水文模型的发展现状  7-20
  引言  7
  第一节流域水文模型出现的必然性  7-9
  第二节流域水文模型的分类系统  9-11
    一. 集总式与(半或准)分布式水文模型  9-10
    二. 概念性模型(确定性模型)与随机模型(黑箱子模型)  10
    三. 水文模型的时空分类系统  10
    四. 水文模型的其他分类系统  10-11
  第三节现有流域水文模型的局限性  11-13
    一. 对人类活动在水文过程中的影响考虑不足  11
    二. 现有流域水文模型都是概念性模型  11-12
    三. 用优化方法确定模型参数对实测降雨径流资料依赖性很大  12
    四. 模型输入的空间分散性和不均匀性  12-13
    五. 有效计算方法问题  13
  第四节流域水文模型用于水文预报需解决的问题  13-15
    一. 加强人类活动对水文过程影响的研究  13-14
    二. 加强对流域径流形成物理机制的研究  14
    三. 加强对流域径流形成要素空间分布描述方法的研究  14
    四. 探索用随机微分方程建立流域水文模型的新途径  14-15
    五. 重视对流域水文模型计算方法的研究  15
    六. 加强对流域水文模型预报误差的实时校正的研究  15
  第五节水文模型研究中的尺度研究与空间属性异向性  15-17
  第六节 (半或准)分布式流域水文模型的发展  17
  第七节遥感和地理信息系统在流域水文模型中的应用  17-19
    一. 遥感在流域水文模型中的应用  17-18
    二. 地理信息系统在流域水文模型中的应用  18
    三. 遥感和地理信息系统对流域水文模型研究尺度的影响  18-19
    四. 遥感和地理信息系统在水文地质研究中的应用前景  19
  第八节小结  19-20
第二章基于流域二元水循环模式的流域水文模型  20-36
  引言  20
  第一节流域的产、汇流过程  20-24
    一. 产流过程  20-22
    二. 汇流过程  22-24
  第二节自然过程和人类活动对流域水文过程的影响  24-29
    一. 自然过程对流域水循环过程的影响  26-28
    二. 人类活动对流域水循环过程的影响  28-29
  第三节基于“流域二元水循环模式”的流域水文模型  29-35
    一. 基于“流域二元水循环模式”的流域水文模型  29-30
    二. 人类活动对流域水文过程影响的计算  30-32
    三. 传统流域水文模型及其对人类活动影响考虑的不足  32-34
    四. BMBC模型对人类活动影响的考虑  34-35
  第四节小结  35-36
第三章 BMBC模型对流域下垫面的考虑  36-42
  第一节提出假设  36-37
  第二节下垫面的分类  37-38
    一. 下垫面的定义  37-38
    二. 下垫面的分类原则  38
  第三节寻找各种下垫面类型的水文响应  38-40
    一、实现BMBC模型的三种方法  38-39
    二、各种方法的比较  39-40
  第四节小结  40-42
第四章 SCS模型  42-62
  概述  42-43
  第一节 SCS模型简介  43-50
  第二节 SCS模型在大阁以上流域的直接应用  50-56
    一、概述  50
    二、 SCS模型在大阁以上流域的直接应用  50-56
  第三节对SCS模型的分析及改进设想  56-60
  第四节 BMBC模型和SCS模型对比分析  60-62
第五章基于统计方法的BMBC模型  62-96
  概述  62-63
  第一节经验降雨径流相关图法  63-71
    一. 次洪总径流量的计算  64-67
    二. 前期影响雨量及其计算  67-69
    三. 降雨径流相关图及其应用  69-71
  第二节基于统计方法的BMBC模型  71-94
    一. 建立“大阁”流域的产流模型  71-82
    二. 推求各种下垫面的产流模型  82-84
    三. 准备模型所需数据  84-90
    四. 模型计算  90-94
  第三节小结  94-96
第六章结论与展望  96-99
  第一节结论  96-97
  第二节展望  97-99
    一、流域水文模拟的基础概念和理论  97
    二、流域水文模拟的具体方法和手段  97-99
参考文献:  99-104

基于二元演化模式的流域水文模型初探

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