区域尺度分布式水文模拟的时空分辨率.pdfVIP

第25卷第2期 干旱区研究 V01．25NO．2 2008年3月 ARIDZONERESEARCH Mar．2008 文章编号：1001—4675(2008)02—0169—05 区域尺度分布式水文模拟的时空分辨率 李常斌， 冯兆东， 马金珠， 魏国孝 (西部环境教育部重点实验室，兰州大学资源环境学院，甘肃兰州730000) 摘要：基于数据实验，就区域尺度分布式水文模拟中时空分辨率匹配问题进行讨论，就分布式水文建模中时空分 辨率匹配问题提出建议。结果表明：低分辨率高程数据在区域水文要素空间离散过程中。导致边界错位、高程趋于 集中、坡度变缓、河网稀疏失真等不良后果，在区域水文模拟研究中，应根据不同时间尺度对应的科学计算需求，选 择适宜的空间分辨率数据进行模型平台构建。 关键词：区域尺度；分布式水文模拟；时空分辨率 中图分类号：P334文献标识码：A 时空属性解译是分布式水文模拟的核心，其目 子的提取以及对流域产水产沙模拟的精度方面做了 的是通过模型运算来明确水文及其环境要素随时间 许多工作。郭生练等选择加拿大阿尔伯塔省的 m×500 变化的分布式特征。从这个角度，无论是模型的输 Paddle流域(面积256km2)，基于500 m的 入还是输出，分布式水文模拟显然涉及时间和空间 DEM生成数字河网时发现，由于空间分辨率太低而 两个方面的概化和逼近。过去的水文学研究在时间 导致由DEM自动提取的水系与流域自然水系发生 方面的论述主要集中在尺度上，但就分布式模拟而 一定偏差¨引。吴险峰等就不同的DEM水平分辨率 论，模型输入或输出更为具体的对象是时间步 对河网提取的精确性进行了数据实验，发现网格增 长【lqJ，即水文模拟在时间跨度上的最小计算单元， 大(DEM分辨率降低)增加了平地流向确定的随意 而步长相应于时间跨度的多少，就是时间分辨率。 性，且对坡度值变化的影响明显¨41。任希岩等在洛 881 时间跨度一旦确定，分辨率越高，则步长越小；分辨 河上游卢氏水文站18 km2的大流域面积上，应 000 率越低，则步长越大。空间方面，从现有的分布式水 用SWAT模型，选择1：250DEM，基于不同分辨 文模型研究来看，更多的是强调GIS(地理信息系率就流域产水产沙进行了分析，认为对干旱地区或 统)与水文学的整合，注重新技术新方法的应 降水保证率低的地区，DEM分辨率通过影响坡度 用【4“】，而对模型的时空尺度及相应的分辨率的确定 值，对水、沙生成的模拟精度起着重要作用，且低分 似乎讨论较少一J。由于这一问题与模型的逼近程度 辨率导致计算偏离的可能性更大【l纠。魏林宏等通 及其适用J陛有关¨01，因此，时空分辨率及匹配在分布 过对不同分辨率DEM的信息熵进行评价，发现随 式水文建模领域是十分重要且亟待解决的问题。 着DEM分辨率降低，数字地形发生明显变化。总的 Koutitas曾就运动波理论计算流域汇流问题时趋势是山峰被削平，低地被抬升，地形趋于平缓，以 的时空分辨率的匹配问题作过阐述【11,12】，认为用显之为平台，会导致次降雨一径流模拟的径流量变小， 式差分方法求解运动波时，空间分辨率和时间步长 洪峰衰减，洪现时刻提前【l61。上述研究中，关于 应该满足△t≤Ax／c。，式中：c。为运动波的波速，而DEM分辨率和时间步长之间匹配关系的论述只见 血，出分别对应于栅格边长和时间步长。如果计算 于针对次过程的小流域分布式数值模拟(运动波求 中不满足该条件，