潮河流域TOPMODEL模型网格尺度研究.pdf

第=篇技术方法 潮河流域TOPMODEL模型网格尺度研究’ 刘青娥1’2夏军3陈晓宏1 (1．中山大学水资源与环境研究中心广州510275；2，广东水利电力职业技术学院 水利系广州510635；3．中国科学院地理科学与资源研究所北京100101) 捕要TOPMODEL模型首要也是关键的问题就是地形指数的计算问惠。除计算方法外，地形指数曲分布还与 DEM碍格尺度患忠相关。鞍大的网榕推出的地形指教不具有显示水流路径曲曲理音义。会丢失一些物理信息。 太细的分辨串可能引起流向和城度的混乱．导致水浇路径千连续。对于流域尺度面言，台适的阿格尺度在很大程 度上影响模拟结果的精度，但目前关于这方面的研究却覆少。本文在集木面积5340km2的中尺度潮河流域上进 行地形分析计算．躁^的舟析了从50—600m胜50m为间隔的不同网格尺度对地形指教分布的影响。并】；{平水年 为俐，研究了这些地形指教对漉域径泷模拟的影响。得出的结论对于TOPMODEL模型在中尺度流域上的应用具 有指导意义。 关键词地形指教TOPMODEL未文模型尺度研究 1引言 based hydrologl- cal MODEL)，基于DEM数据计算地形指数来反映水文响应特性，描述了变源产流面积概念，体现了降雨径 流模拟的必威体育精装版思想…。经过近30年的发展，TOPMODEL在世界各地得到了广泛的应用”’。1，同时也暴露了 一些问题[51。 地形分析”t7J，其中最主要的是基于所有下降网格元素面积分配的多流向法和采用最陡坡度的单流向法。奉 文采用最常用的多流向法。除计算方法外．地形指数的分布与网格大小息息相关。较大的网格推出的地形指 数不具有显示水流路径的物理含义，会丢失一些物理信息。太细的分辨率可能引起流向和坡度的馄乱，导致 水流路径不连续。对于流域尺度而言，合适的网格尺度在很大程度上影响模拟结果的精度，但目前关于这方 面的研究却很少。 方公里，至多几十平方公里，TOPMODEL还只局限于小尺度流域上的研究”J。国外的研究表明”J，对于流 域尺度而言，台适的分辨率依赖于山坡特性尺度，建议50m或更好的分辨率。本文在5000多ko的中尺度 潮河流域上进行地形分析计算，以50m为间隔分折了从50—600m的不同尉格大小对地形指数分布的影响。 并以平水年为例，研究这些地形指数对流域径流模拟的影响。确定出潮河流域TOPMODEL模型应用的最佳 网格尺度为500m。为TOPMODEL模型在中尺度流域上的应用提供指导性建议。 2流域及资料情况 问，发源于河北省承德地区丰宁县。上游丰宁县属中温带半湿澜半干旱大陆性季风型高原山地气候；下游滚 平县地处中温带向暖温带过渡，半干旱半湿润，大陆性季风型燕山山地气候。流域高程为200—2194m，平 个蒸发量测站(大阁和戴营)、3个流量站(大阁、戴营和下会)和一个气象站。采用1979年资料进行产汇 流计算，时段长为日。1979年流域年平均降水量565mm，接近多年平均值；降水量的特点是大尺度降雨少， ·基金项目：中国科学院知识创新工程项目(CXl0G—FAIl一08／KZCX2一SW一317)。 一日dH机m 第六章3s技术方法 中小尺度降雨多；由于受季风气候的影响，降水量年内分配很不均匀。70％左右集中在6～8月份，且集中 在几次强降雨过程；空间分布也很不均匀，主要集中在下游近出口地区。年平均蒸发量1109ram。潮河流域 地形指数计算选用1：25万地形图作为高程信息源。DEM网格尺度以50m为间隔分别从50一600m。 3 DEM网格尺度对地形指数分布的影响分析 地形指数的大小及分布对DEM的网格尺度很敏感。网格尺度越大。地形指数的均值越高。潮河流域不 同网格地形指数的特征统计见表1。从12种网格尺度的结果分析出均值与罔格尺度之同存在对数关系，相 了源面积的分布。可视化的结果，指数较高的值都集中在河道附近，这验证了源面积从某种意义上讲就是河 道的延伸。 表1 潮河流域不同网格尺度DEM计算的地形指数特征统计表