学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

区域水土流失模型敏感性分析

作　者: 胡志瑞
导　师: 杨勤科
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 区域水土流失模型敏感性分析不确定性藉河示范区 ANUDEM
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 100次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

区域水土流失模型是在借鉴国外坡面和小流域土壤侵蚀模型、大尺度水文模型研究成果基础上,利用GIS空间分析和计算机软件工程建立起来的。本文以甘肃天水市藉河示范区为研究区,对改进后的区域水土流失模型进行了敏感性分析。建立了区域水土流失模型所需参数数据库,并对参数进行了质量评价和不确定性分析,力图为模型输入精准的参数。分别以不同栅格尺寸和不同时间段运行模型,分析其变化对模型模拟结果所产生的影响,根据结果确定了适用于本研究的栅格尺寸和时间段。在此基础上,用扰动分析法分析了模型参数的敏感性,验证了模型的稳定性和通用性,为完善模型提供了依据。本研究主要结论为:(1)基于ANUDEM5.1生成了研究区Hc-DEM,结果表明Hc-DEM可以为水文和土壤侵蚀模拟提供更有力的支持,尽可能的降低了DEM对模型带来的不确定性。解译TM遥感影像并反演得到叶面积指数。在对土壤稳渗速率空间插值不确定性分析的基础上,基于ESDA工具分析了各数据,以反距离权重法完成抗冲系数空间插值、以普通克里格法完成土壤稳渗速率空间插值、以简单克里格法完成降雨量空间插值;(2)通过在不同栅格尺寸下运行模型,分析了栅格大小变化对模型模拟结果的影响。结果表明:随着DEM栅格尺寸变小,坡度随之变缓,最大洼地拦蓄水量、径流速度、携沙能力也随之减小,导致输沙量减小。输沙量减小的趋势与坡度减小的趋势一致。模型效率受栅格尺寸的影响较大,栅格尺寸越小所需时间越长。在栅格尺寸为75m处模拟值有一明显的变化,通过分析初步确定适合本研究的栅格尺寸为75m,模型运行时间与栅格尺寸的关系式为:y=53.773e-0.4125x;(3)通过在不同时间段下运行模型,分析不同时间步长对模型模拟结果的影响。随着时间段增多,模型模拟值单元格径流深、剥蚀量、输沙量、径流量都呈减小趋势。时间段从1到30,模型运行时间增大,且模拟结果在时间段为4时有明显的改变。模型运行时间与时间段的关系式为:y=0.4966x+6.3266,综合考虑模型运行效率和模拟结果,初步选定模型时间段为4;(4)以扰动分析法分析了降雨量、叶面积指数、抗冲系数和土壤稳渗速率等四个参数的敏感性。通过四象限分析法分析,结果表明,四个参数对输沙量影响程度顺序为:降雨量﹥抗冲系数﹥土壤稳渗速率﹥叶面积指数;四个参数对径流量影响程度的顺序为:降雨量﹥土壤稳渗速率﹥叶面积指数﹥抗冲系数。降雨量对输沙量和径流量而言是最敏感的,且为正相关。抗冲系数对输沙量的模拟影响小于降雨量,对径流量无影响。土壤稳渗速率对径流量的影响大于对输沙量的影响。叶面积指数对模拟输沙量和径流量影响相对较为微弱。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-25
  1.1 研究目的及意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-21
    1.2.1 土壤侵蚀模型敏感性分析研究进展  15-16
    1.2.2 水文模型敏感性分析研究进展  16-18
    1.2.3 模型不确定性分析方法  18-20
    1.2.4 区域水土流失模型不确定性来源  20-21
  1.3 研究区概况  21-23
  1.4 研究内容和技术路线  23-25
    1.4.1 研究内容  23-24
    1.4.2 技术路线  24-25
第二章区域水土流失模型架构  25-31
  2.1 区域水土流失模型概述  25
  2.2 区域水土流失模型原理  25-26
  2.3 区域水土流失模型算法设计  26
  2.4 区域水土流失模型编程实现  26-28
    2.4.1 系统框架设计  26-27
    2.4.2 开发平台介绍  27-28
    2.4.3 区域水土流失模型主要功能  28
  2.5 区域水土流失模型参数及输入输出  28-29
    2.5.1 输入参数  28-29
    2.5.2 输出结果  29
  2.6 模型运行环境  29-31
第三章区域水土流失模型参数获取  31-40
  3.1 基础数据  31
  3.2 HC-DEM 的建立  31-37
    3.2.1 Hc-DEM 简介  31-32
    3.2.2 Hc-DEM 的建立过程  32-33
    3.2.3 Hc-DEM 质量评价  33-37
  3.3 土地利用数据的获取  37-38
  3.4 叶面积指数的获取  38
  3.5 本章小结  38-40
第四章区域水土流失模型参数空间化  40-53
  4.1 参数野外测定  41-43
    4.1.1 仪器和方法  41
    4.1.2 数据预处理  41-43
  4.2 参数空间插值及分析  43-51
    4.2.1 地统计学介绍  43
    4.2.2 空间插值不确定性分析  43-47
    4.2.3 空间插值  47-51
      4.2.3.1 基于ESDA 的数据空间分析  47-50
      4.2.3.2 数据空间插值  50-51
  4.3 降雨数据空间插值  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章区域水土流失模型敏感性分析  53-65
  5.1 参数对栅格尺寸变化的响应分析  53-57
    5.1.1 输入参数及分析方法  53-54
    5.1.2 输入参数随栅格尺寸变化分析  54
    5.1.3 输出结果对栅格尺寸变化的响应分析  54-57
  5.2 模型模拟结果对时间段变化的响应分析  57-59
    5.2.1 时间段分析方法  57
    5.2.2 输出结果对时间段变化的响应分析  57-59
  5.3 模型运行效率分析  59-60
  5.4 扰动分析法分析模型敏感性  60-63
    5.4.1 敏感性分析方法  60-61
    5.4.2 各参数对输沙量的敏感性分析  61-62
    5.4.3 各参数对径流量的敏感性分析  62-63
  5.5 本章小结  63-65
第六章结论与展望  65-67
  6.1 研究结果  65-66
  6.2 存在的问题和展望  66-67
    6.2.1 存在的问题  66
    6.2.2 展望  66-67
参考文献  67-73
附录  73-74
致谢  74-75
作者简介  75

区域水土流失模型敏感性分析

内容摘要

全文目录

相似论文