BTOPMC模型在汉江褒河流域的应用研究.pdfVIP

BTOPMC模型在汉江褒河流域的应用研究 黄 琼 （河海大学水资源环境学院，江苏 南京，210098 ） 摘 要：BTOPMC 模型扩充了 TOPMODEL 的基本理论，对大面积流域进行分块、分参数处理， 采用马斯京根流量演算方法进行地面汇流运算。本文在对全球 30秒分辨率的 DEM数据、IGBP 全球陆面土地覆盖数据以及 FAO 全球数字土壤数据，进行矫正和处理后，应用 BTOPMC 模型 于汉江上流的褒河流域。在对模型的参数进行率定、验证后，对褒河流域 1980 年到 1986 年日径流量进行模拟。模拟结果表明，BTOPMC作为一种径流预报和水资源管理的可靠工具， 可以应用于中国广大湿润地区。 关键词：BTOPMC, 地面径流，褒河流域，分布式，DEM 1．引言 TOPMODEL(TOPograph -based hydrological MODEL) 是一个以地形为基础的半分布式 流域水文模型，它以地形空间变化为主要结构，用地形信息来描述水流趋势，具有结构简单、 物理概念明确、率定参数量少等优点。模型的基本假设和应用流域面积大小的限制，也常使 该模型的模拟结果在一定程度上偏离实际值。 为了解决该模型存在的不足，改进模型的理论结构，国内外不少学者提出了新的改进 模型，例如：地形动力估算整合模型（TOPographic Kinematic Approximation and Integration ） (Todini E. et al., 2002), 土壤径流评估模型(the Soil Water Assessment Tool Model ，SWAT) (Arnold et al., 1993)，BTOPMC 模型[1] （Block-wise use of TOPMODEL ）等。这些模型都有 一个共同的特点，结合使用多种观测数据，如气象数据、土壤数据、植被覆盖数据、DEM [3] （Digital Elevation MOEDL ）数据、遥感数据等，考虑模型使用的时空不均匀性 。本文利 用 Internet 网下载的多种地表数字观测资料，运用 BTOPMC 模型对汉江褒河流域的水文过 程进行模拟，并将模拟结果与实测资料进行对比分析。 2．BTOPMC 模型的原理 2 TOPMODEL 模型在研究区域小于 1500km 时会取得较好的模拟效果，研究区域过大往 往影响模拟的成果，BTOPMC 模型采用子流域（或流域块）划分的方法来解决这一问题， 在由 DEM 划分得到的子流域上应用不同模型参数，在一定程度上考虑到水文要素和各种参 数空间变化；采用马斯京根河道演算方法进行地面径流模拟，新方法的加入使得模型在湿润 1 地区具有的广大的适用性。 TOPMODEL 模型是一个半分布式水文模型，它提出径流产生的变动产流面积概念，模 拟地表或地下饱和水源面积的变动。在 TOPMODEL 的计算中有三个基本假设[2] ： （1）土壤饱和水力传导率随深度增加呈指数递减，表示为： T T exp(−D / SZM ) i 0 其中， 2 T ：土壤刚饱和时的传导度（m /h ）；D ：局部的土壤饱和亏缺量（m ）；SZM： 0 模型参数（m ），其为一常数，代表水力传导度的衰减系数。 （2 ）地下水面平行于地表面；