基于DEM模型的流域参数识别方法研究

探讨了利用数学高程模型识别流域分水线、确定坡面水流方向以及计算流域参数的方法。通过实验流域的数据验证 ,表明该法能正确计算流域的有关参数 ,自动勾绘流域分水线 ,确定坡面水流方向。

沙颍河流域主要参数与自然地理特征

沙颍河是淮河最大的支流,同时是污染最严重的支流。沙颍河流域人口密度大,工业化程度高,具有多闸坝、高污染、人类活动密集的典型特征。从目前的研究现状看,流域边界、面积、河流长度等主要参数尚无系统的梳理,基于自然地理分区的流域特征研究尚属空白。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调研,系统梳理流域主要参数;基于地形地貌、水文气象、土地利用和土壤数据,运用聚类分析、叠加处理等技术方法,将流域划分为3个一级自然地理区和13个二级自然地理亚区。在分区的基础上,对流域主要自然地理特征进行总结。研究成果对管理部门因地制宜地实行流域差别性管理具有重要的参考价值。

基于尺度效应曲线及信息熵的延河流域适宜DEM分辨率判定

[目的]确定黄土高原小流域地貌水文研究需要下的适宜DEM分辨率,探究尺度效应曲线和信息熵方法适用度,并为判定适宜分辨率提供新视角和新途径。[方法]以黄土丘陵沟壑区的延河流域为研究区,利用ArcGIS对原分辨率DEM进行重采样,获取多组不同分辨率DEM,并提取相应尺度下地形属性值,绘制两种不同的尺度效应曲线(“平均坡度-分辨率”和“局部方差均值-分辨率”曲线),并引入信息熵和互信息熵,结合实际地形,对适宜DEM分辨率进行了判别。[结果](1)在地形复杂的延河流域,基于不同判定方法所获结果有所不同,而局部方差均值、信息熵及互信息熵所获适宜分辨率结果相近。(2)采用不同地形属性判别适宜分辨率结果有所不同,剖面曲率和平面曲率所获适宜分辨率较为相近(局部方差均值结果为15~20 m,信息熵和互信息熵结果均为15 m),坡度较曲率所获适宜分辨率差异更大(局部方差均值结果为20~35 m,信息熵和互信息熵结果均为20 m)。[结论]局部方差均值和信息熵均适用于该地区的DEM分辨率判定,延河流域适宜DEM分辨率为15~20 m。

流域地貌参数影响因子分析

在流域地貌特征提取中采用AGREE算法的关键技术,将水系形态特征融入数字高程模型形成水文数字高程模型。通过分析不同集水阈值(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)、不同比例尺(万分之一、5万分之一、25万分之一)、不同流域面积标准(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)下流域地貌参数,得出地貌参数的稳定性与河流分级有关,当河流级别达到5级时,参数不随比例尺、集水阈值、面积标准变化而变化。在缺资料地区洪水预报中,只要具备一定精度的地形数据及相应水系,即可满足流域地貌参数的获取。地貌瞬时单位线法相对较稳定,适用于无资料地区中小流域洪水预报。

基于互补原理确定黄土高原Budyko 方程的流域特性参数

Budyko方程的流域特性参数一般根据植被覆盖度等下垫面特征进行确定,但相关资料不易获取。本文针对黄土高原地区29个小流域,通过分析流域特性参数、植被覆盖度和互补关系中大气湿润指数之间的关系发现,大气湿润指数能够间接反映植被覆盖度的大小,进而能够利用常规气象数据确定流域特性参数,并拟合出了经验公式。相比采用固定流域特性参数,这种方法能够提高Budyko方程对实际蒸散发量的模拟效果。相比于植被覆盖度等下垫面资料,常规气象数据时间序列长、且更易获取,因此本方法具有较好的应用前景。

应用推理公式计算广西特小流域暴雨洪水可突破θ值限制的探讨

为了探讨广西特小流域(≤1 km2))暴雨洪水计算问题,分别应用纳希瞬时单位线法和推理公式法,对广西各特小流域的小(二)型水库的暴雨洪水计算表明:应用推理公式法计算暴雨洪水,虽然流域参数θ值远小于《广西水文图表》规定的相应最小值,但所计算得出的暴雨洪峰和水库对洪水过程调洪结果,与应用不受流域参数θ值影响的纳希瞬时单位线法得出的相应结果相当接近。因此,应用推理公式法计算广西特小流域暴雨洪水,可突破《广西水文图表》原定的流域参数θ值限制。

基于Budyko假设的若尔盖流域径流变化归因分析

变化环境下的水文循环研究是当今水科学研究的热点之一,研究流域水文过程变化的响应机制,对未来流域水资源规划及管理具有重要的现实意义。以若尔盖流域为研究区域,基于Budyko假设理论,应用敏感性分析方法,对若尔盖流域径流变化进行归因分析,结果表明:若尔盖流域径流对降水、潜在蒸散发和流域特征参数的敏感性系数分别为0.645 1、-0.234 7和-182.205 0,即若尔盖流域降水每增加1mm将导致流域径流增加0.645 1mm,潜在蒸散发每增加1mm将导致流域径流减少0.234 7mm,流域特征参数每增加1将导致流域径流减少182.205 0mm;若尔盖流域逐年径流呈明显的下降趋势,与基准期(1960-1990年)相比,变化期(1991-2011年)径流量减少了56.23mm(20.48%),其主要影响因素为流域下垫面特征的变化,其贡献率可达93.46%,而气候变化的影响仅占5.57%。

浅谈测绘DEM成果在流域特征参数提取中的应用

随着测绘技术的发展,DEM作为地理信息系统的基础数据,在水利行业使用越来越多,尤其体现在水利规划项目流域特征参数的提取中。相对于利用CAD在测绘数据上绘制和人工在地形图上描绘等方法,基于DEM的流域特征提取方法操作简单,成果更加准确,且有客观性。

小河流域坡面汇流法暴雨洪水计算程序

坡面汇流法计算小河暴雨洪水,属于简化的一维水动力学模式与水文学相结合的数学模型,与二维模式相比,计算过程大为简化,而同时具有足够的实用精度。在求得洪水流量过程线的同时,最大流量也随之算出。采用江西省10条小河57次实测洪水对此进行了验证。为全面推广使用,在WindowsXP系统上编制了本程序,使用简便。简要介绍了程序的原理框架、结构特点和操作方法。

汉江流域河网水系的空间概化模型构建与应用

如何科学高效地提取大尺度流域水文特征参数,为水资源管理提供基础分析数据,是当前生产需要中急需解决的问题。本文基于DEM、采用“IDDEA”算法实现了汉江流域水系河网的自动提取,采用二叉树二元编码进行河网编码,构建了汉江流域河网水系的空间概化模型,提取了汉江流域内任意涉水工程点的流域水文特征参数信息,为流域水资源管理和技术决策提供支撑。

果蔬纤维湿法超细粉碎关键技术研究

对果蔬纤维组织结构和断裂机理进行了分析 ,得到了对果蔬纤维湿法超细粉碎较为有效的粉碎方式 ;研究了几种果蔬纤维湿法超细粉碎设备的湍流域特性参数与关键结构和操作参数间的关系 ,并分析了这些设备的粉碎效果。

DEM水平分辨率越高提取的河长越准确？

是否所使用的DEM水平分辨率越高,水文、水力学模拟的准确度和流域特征参数提取的精度越高？为探讨该问题,本文用Arc-Hydro模块提取了9种DEM水平分辨率（3~250m）下202条不同等级（Strahler Order）河流的河长,以3m激光探测与测距（LiDAR）DEM数字化的河长为标准,计算了各分辨率下河长提取的平均相对误差（ARE）.结果表明：在研究区内,10~20m水平分辨率的DEM数据提取的河流长度最为精确;随着DEM水平分辨率的提高,不同等级河流提取河长的ARE均逐渐减小;当水平分辨率提高到一定级别之后若继续提高时,ARE反而会逐渐增大;即整体上提取河长的平均相对误差和DEM水平分辨率之间呈＂对勾型＂变化规律.本研究表明,并不是DEM水平分辨率越高,提取河长越精确.

GIS和MATLAB在泥石流防治工程流量计算中的应用研究—以北川县苏保河为例

根据1976年松潘地震的经验,可预见未来较长时间内,"5-12"地震灾区泥石流防治的工程量十分巨大。针对目前泥石流防治工程流量计算中获取流域特征参数工作量大、低效等问题,本文在确定出研究区最佳分辨率为10m的DEM基础上,用MATLAB数学软件实现了目前较新的"三方向算法"洼地填充处理,消除了传统算法中河流"平行线"现象,较好保留原始地形信息,成功构建出水文地貌关系正确DEM(Hc-DEM)。提取出水网和相关流域等数据,经有机结合处理,并结合研究区泥石流特征,在苏保河泥石流沟上游设计一工程防治点,利用GIS技术成功实现了泥石流流域面积F、主沟长度L和主沟床平均纵比降J等参数的自动、快速、准确提取。在MATLAB平台下设计出暴雨洪峰流量和泥石流洪峰流量计算的自动算法,结合研究区实际情况,最终实现泥石流流量的计算。研究表明,在泥石流防治工程流量计算中,多功能软件及优化算法的集成,可以快速有效的实现泥石流相关参数的自动获取和流量的智能计算,满足了日益增加的泥石流防治需求。

沂沭断裂带活动构造的流域地貌分析

基于流域地貌对活动构造的响应，采用DEM数据对流域地貌进行量化分析是当前新构造研究的热点。本文以SRTMDEM为数据源，在流域分割基础上，提取了白浪河、潍河、沭河、沂河4个跨沂沭断裂带的流域、共计148个亚流域的地貌参数，包括流域面积-高程积分（HI）、河长坡降度（sL）、流域盆地不对称度（AF）和流域盆地形状指数（Bs）4个单一流域地貌参数及相对构造活动强度（Iat）的综合地貌参数。结果显示：区内亚流域HI值均小于0．35，表明区域流域演化阶段属于老年期；流域地貌参数在沂沭断裂带空间上存在明显的差异性：昌邑-大店断裂（F1）北部和鄌郚-葛沟断裂（F4）南部有较高的Bs值，安丘-莒县断裂（F2）南部有较高的SL、AF值，沂水-汤头断裂（F3）中部和鄌郚-葛沟断裂（F4）北部有较高的HI、sL和AF值；总的来讲，AF和Bs与区域活动构造空间关系较为密切，sL的异常峰值区很好的显示了历史强震发生地的构造活动强度，HI响应程度较弱；按照Hamdouni和Irigaray的Iat值分级标准显示，强构造活动区域集中在3个区域：一，过汞丹山向sE方向的莒县方向延伸；二，零散分布在沂南以东且断续向sE向的左山方向延伸；三，沿东地堑的活动断层和F1层分布。前两个区域与沂沭断裂带西侧的一组NW-SE的区域断裂一致，第三个区域与沂沭断裂带活动断层（F5）和F1一致。流域地貌分析结果所得到的强构造活动区域中可能存在的活动断层之前和活动断层之后的响应过程，将为未来区域地震的发生提供流域地貌空间信息，可能会为地震预测提供一个新的途径。