华北地区分布式蓄超空间动态组合TOKASIDE-D模型研究

为探究我国华北地区由于下垫面和降水时空分布不均匀产生的地下水超采严重和产流机制混合多变(蓄满与超渗产流随着时间和空间发生交替主导)等问题的解决办法,在基于物理基础的分布式模型TOKASIDE的基础上,通过降雨和土壤含水量之间的判定关系,动态识别蓄满产流和超渗产流网格,构建分布式蓄超空间动态组合模型(TOKASIDE-D),并选择华北地区的北辛店流域进行验证和分析。结果表明,与原模型相比,TOKASIDE-D模型在北辛店流域的洪水模拟精度有较为明显的提升,径流深误差合格率由44%提升至56%,洪峰误差合格率由44%提升至78%;TOKASIDE-D模型能够准确捕捉降雨、土壤含水量等动态因子对产流模式的控制效应。

TOKASIDE模型及其在洪水预报中的应用

分布式物理水文模型是当前国际水文研究中的热点和难点问题,是解决资料短缺流域水文预报问题的有效途径。以正交网格降雨径流模型研究为基础,针对分布式TOPKAPI(托普卡匹)模型中存在的汇流方向概化、产流模式单一、水库调蓄影响等问题,提出了基于地形运动和蓄满超渗产流模式的网格化分布式物理水文模型TOKASIDE。本文描述了TOKASIDE(拓克赛得)模型原理与结构、模型参数确定等方面,对湿润地区淮河息县以上流域2007~2018年的24场洪水过程模拟、半干旱地区黄河山陕区间大理河流域2010~2017年的12场洪水过程模拟结果表明:TOKASIDE模型在湿润流域具有很高的模拟计算精度,且提高了退水段模拟效果;在半干旱流域较好模拟部分洪水过程,对深入研究半干旱地区的水文模拟与洪水预报具有重要意义。TOKASIDE模型可应用于洪水预报、土地利用影响评价、无资料地区水文模拟、中小流域设计洪水计算等。

TOKASIDE模型与新安江模型在葛沟流域应用对比

为更好刻画中小河流洪水过程,解决中小河流洪水预报难题,从集总式向分布式水文模型发展成为了目前洪水预报的趋势。为进一步探究基于物理基础的分布式模型在中小流域洪水模拟的适用性,本文以沂河葛沟流域为研究对象运用TOKASIDE模型进行模拟,并在结构、参数和模拟结果等方面与新安江模型进行了对比分析。研究表明:在葛沟流域中TOKASIDE模型洪水过程模拟结果较好,但新安江模型总体表现更为稳定,新安江模型与TOKASIDE模型均能适用于葛沟流域,也证明了分布式水文模型在中小河流洪水预报和水资源评价上有较好的发展前景。