【摘 要】
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水力侵蚀遍及山东省山丘区,而山丘区水力侵蚀多由径流冲刷造成,便捷准确预测径流对于防治山丘区土壤侵蚀、保持水土有着重要的现实意义。美国SCS-CN水文模型就是径流预测的模型之一,其参数较少,使用方便。然而其应用依赖于具体地区下垫面环境,直接应用必然造成很大误差,降低水土保持工作效率。本文以鲁中山地区山东省药乡小流域为研究对象,利用小区径流法动态监测得到的降雨、产流资料,5种土地利用类型中,运用最小二
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水力侵蚀遍及山东省山丘区,而山丘区水力侵蚀多由径流冲刷造成,便捷准确预测径流对于防治山丘区土壤侵蚀、保持水土有着重要的现实意义。美国SCS-CN水文模型就是径流预测的模型之一,其参数较少,使用方便。然而其应用依赖于具体地区下垫面环境,直接应用必然造成很大误差,降低水土保持工作效率。本文以鲁中山地区山东省药乡小流域为研究对象,利用小区径流法动态监测得到的降雨、产流资料,5种土地利用类型中,运用最小二乘法单目标拟合SCS-CN模型,对拟合结果利用4个评价指标评价,并利用TOPSIS法对评价指标进行综合判定。寻找适合本地区的SCS-CN模型,以期为研究区产流量研究、水文预报提供参考。其结果如下:(1)不同模型类型的参数敏感性不同,但是降雨量P、径流曲线数CN对预测产流影响更大。在标准模型中,参数敏感性大小为:径流曲线数CN、降雨量P、初损率λ;在前期影响雨量类型中,参数敏感性大小为:降雨量P、径流曲线数CN、前期影响雨量M、初损率λ;在降雨强度类型中,参数敏感性大小为:径流曲线数CN、降雨量P、有效降雨Pe、初损率λ。(2)同一土地利用类型下,根据不同的评价指标所确定的最优拟合模型不同。例如,坡耕地中,NRMSE指标最优的是SM-1与SM-2模型,E指标最优的是MSC模型;(?)指标最优的是MA-1模型;qr指标最优的是OR-2模型;在裸地中,NRMSE指标最优的RI模型,E指标最优的是SM-2模型,(?)指标最优的是MA-1模型,qr指标最优的是SM-2模型;在林地中,NRMSE指标最优的是RI模型,E指标最优的是SM-1模型,(?)指标最优的是OR-2模型,qr指标最优的是MSV模型。(3)SCS-CN及其改进模型在进行拟合时,应当区分雨量大小。不同雨量等级下,同种土地利用类型中,经过对RMSE、E、(?)、qr指标分析表明:1)除OR-1模型,RMSE、E、qr指标显示其他模型雨量等级2的拟合效果优于雨量等级1的拟合效果;2)除OR-1模型,(?)指标显示其他模型雨量等级1的拟合效果优于雨量等级2的拟合效果.。(4)Topsis综合评价法可以判定研究区最适SCS-CN模型。雨量等级2,最优模型坡耕地是MA-1模型、梯田是SM-1模型、裸地是RI模型、草地是MA-1模型、林地是RI模型,另外标准模型,即OR-1模型不适合于研究区。SCS-CN模型综合考虑了小流域下垫面特点、人为活动影响,加之模型结构简单,参数少,使用方便,与其他模型兼容性较强,应用范围广。本文的工作为研究区预测产流提供了新方法,有助于提高水土保持工作效率。但是,在该模型中CN值是唯一反应流域特点的参数,缺乏小流域微气候-植被-水文反馈机制与相互作用机理的整体考虑,所以还需要对植被、气候和水文之间的内在作用机理及微观响应进行深入研究,提高模型预测精度与准确度。
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