论文部分内容阅读
在水文学的发展历史中,流域水文模型是产汇流理论与计算机科学相结合的产物,是信息革命带给水文科学的一个极具生命力的研究领域。人们通过不同的途径研究和开发出了多种流域水文模型,不同的水文模型各有特点,而且不同模型的水文过程模拟都具有针对性,难以推广到不同地区,普遍存在建模和流域密切相关、一种模型只能适用于一个或某些特定区域的问题。美国陆军工程团水文工程中心发布的HEC-HMS模型与一般的传统模型不同,它对降水-径流过程进行模拟,在产流和汇流过程中,分别采用不同的产流及汇流方案,在模型系统中实现各种方法的模块化,用户可以依据所研究流域的地表状况、气候情况等的不同,选取适当的模型模块进行组合,对整个流域水文过程进行合理的模拟与表达,从而得到研究区水文过程模拟的最佳方法,同时模型提供完善的参数率定模块。HEC-HMS模型的这种模块搭配优选的方法,为水文模拟提供了一个良好的交互式平台,使得传统模型存在的难以推广到不同地区的问题的解决成为可能。
HEC-HMS模型紧密结合地理信息系统技术对流域进行各项分析和各种参数的提取,为水文过程要素的科学模拟提供了新平台,因而很好地适应了水文模型未来的发展趋势,有着广阔的应用和发展前景。目前,HEC-HMS模型在国外许多国家和地区都有着广泛的应用,但国内这方面的应用经验和应用实例却很少。从国外的应用情况及模型本身具有的强大功能来看,HEC-HMS模型在国内将会有着巨大的应用潜力。
本文即利用HEC-HMS模型进行汉江褒河流域上游水文过程的模拟和计算,通过各水文过程不同方法的模拟实践得出适合研究区的最佳方法及水文参数整合。同时结合在国内应用广泛的新安江模型对该地区水文过程的模拟计算,并对
两者结果进行对比,以着力于研究HEC-HMS水文模型系统在该地区的适用性,为该地区的陆表过程研究工作及HEC-HMS模型的推广应用提供参考。 通过分析讨论,本文得出以下结论:
1.利用HEC-HMS模型对研究区进行了降雨─径流过程模拟,对地表径流、地下径流、坡面汇流和河道汇流四个过程分别采用不同的方法,形成了对日径流过程和次洪过程模拟的四种组合方案。研究发现,在研究区资料信息相对缺乏的情况下,相对简单概化的组合方案比相对复杂细化的组合方案具有更好的适应性;
2.从研究区日径流过程的模拟结果来看,HEC-HMS模型的确定性系数较高,取得了好的模拟效果,说明该模型在本研究区适应性好。从研究区次洪过程的模拟结果来看,发现模型对单峰的洪水过程的模拟上有较好的表现,达到合格的要求,说明模型对单峰值的次洪过程适应性好。在多峰值洪水过程的模拟上效果稍差,有待进一步改进提高;
3.为了进一步分析比较HEC-HMS模型在研究区的模拟效果,本文结合了在参数率定和模型优化方面有着广泛应用基础和应用经验的新安江模型对研究区水文过程进行了模拟计算。通过对比分析发现,新安江模型与HEC-HMS模型中相对简单概化的模型组合方案模拟效率接近,两者都取得了好的模拟效果:而HEC-HMS模型相对复杂细化的模型组合方案取得的模拟效率较新安江模型低。但可以预见,因为HEC-HMS模型中相对复杂细化的方案更多地考虑了下垫面细节,所以在有足够地表数据信息支持的情况下,这些模型组合方案将会取得较新安江模型更好的效果;
4.论文首次提出了基于PRISM方法的日降水量空间插值方法,应用于研究区的降雨数据空间离散处理,取得较理想的效果。该方法突出体现了降水与高程等地形要素之间的关系,可以作为日降水插值的有效方法,为相关工作提供参考。