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随着西安市社会经济的快速发展,对水资源的需求量越来越高,秦岭北麓作为西安市重要的水源地,为西安市生态环境及经济的可持续发展做出重要贡献,其作用和地位日益突出。近年来,随着研究区人口的增长,人类活动对生态环境的破坏,加之不合理的开发利用,导致植被锐减、水土流失加剧、河川径流减少,形成了水资源短缺、供需矛盾日益突出的局面。因此,利用半分布式水文模型-TOPMODEL对秦岭北麓各流域的径流过程进行模拟,为该地区未来水资源的开发利用、流域管理及生态环境保护提供科学依据。 本文以西安市秦岭北麓各流域为研究对象,利用TOPMODEL对各研究流域进行了汛期日径流过程的模拟,客观评价了模型在秦岭北麓各流域的适用性。为该地区的水资源开发利用及可持续发展提供参考。主要内容如下: (1)对西安秦岭北麓各流域2001~2012年的水文要素变化特征进行了分析,结果表明:各水文要素的年内变化极不均匀,降水量主要集中在5~10月份,约占全年降水量的83%,;蒸发主要集中在4月-8月,约占全年蒸发量的65%;径流主要集中在7~10月,约占全年径流量的65%。2001~2012年降水量呈增加趋势,其中陈河控制流域的增加速率最大,大峪的增加速率最小接近于0mm/a;年蒸发量呈递减的趋势,其中罗李村减少的最快,大峪次之;除罗李村及大峪外其余各站的年径流量均呈增加的趋势,且与降水的增加速率有密切的关系。 (2)利用 DEM提取了西安秦岭北麓各流域的汇流方向、集水面积、河网、水系、子流域等流域信息,在此基础上计算了各研究流域的地形指数,做出了地形指数-面积分布曲线。 (3)在西安秦岭北麓各流域应用TOPMODEL进行汛期逐日径流的模拟,利用遗传算法对模型参数进行优化。在划分子流域与不划分子流域两种情况下TOPMODEL模拟的确定性系数都在0.70以上,绝对误差都在0.30mm/d以下,相对误差都在20%以内。认为TOPMODEL在该研究区汛期日径流模拟中的应用效果较好。 (4)为解决无资料地区径流模拟的问题,本文以地形指数的分布规律为相似性标准,判别各流域间产汇流规律的相似性,根据相似性的判别结果设计了12种6类参数移植情景,分别对每一类参数移植情景下的模拟结果进行对比分析。结果表明6类参数移植情景下模拟的效率系数均在0.69以上,但相对误差变化较大,有三种情境下的相对误差高于30%。但总的来讲模拟结果基本能满足水文模拟的要求,模拟的汛期日径流过程与实际径流过程线比较接近。因此,在相似流域间可以利用参数移植法进行无资料流域的径流模拟研究。