TOPMODEL中地形指数ln(α/tanβ)的新算法

TOPMODEL中地形指数ln(α/tanβ)被用来近似表征流域径流源面积和地下水水位的空间分布特征,目前广泛使用的计算地形指数的方法为多流向算法(FD8算法)。本文首先介绍了多流向算法的基本原理,并基于此对流动累积分配中的有效等高线长度精确计算提出了几何锥面内切圆算法,同时改进了传统的地形指数中单位等高线汇流面积α的计算方法,增强了多流向算法对DEM中异常栅格的处理能力。改进后的地形指数新算法在两个不同流域和不同分辨率DEM上与传统多流向算法进行了对比分析。结果表明新算法在原理上更符合地形指数物理意义,实际应用中其计算结果更准确。这种地形指数新算法的提出对于流域水文过程机理分析及陆面过程定量化研究具有一定的现实意义。

基于DEM的地形指数提取方法及应用

在水文模拟中,地形指数ln(α/tanβ)作为反映地形信息的物理指标具有很高的应用价值。应用基于DEM的River Tools软件和GRIDATB程序,对红壤丘陵区地形起伏平缓的小流域进行地形指数的提取。River Tools软件和GRIDATB程序分别使用目前常用的D8方法(单流向法)和多流向法。结果表明:与多流向法相比,D8方法的计算值较为离散,分布曲线较粗糙,平均值略高,方差和偏态系数也较大;但是,两种方法计算的ln(α/tanβ)的分布曲线大致相似。对于仅需要ln(α/tanβ)频率分布的水文模型(如TOPMODEL)来说,可以用单流向法取代多流向法来计算ln(α/tanβ)的频率分布。

一种地形指数计算方法在Topmodel洪水模拟计算中的应用

介绍了Topmodel的基本理论,提出一种简单的地形指数ln(a/tanβ)计算方法,该方法分别提取数字高程模型(DEM)网格单元的a和tanβ,对坡度为0的网格单元进行专门处理,然后计算每一个网格单元的ln(a/tanβ)。以沿渡河流域为例,将计算的地形指数用于Topmodel进行洪水模拟计算,得到了比较满意的结果。