水文响应指数及其在TOPMODEL参数区域化中的应用.pdfVIP

第37卷第5期 河海大学学报(自然科学版) V01．37No．5 ofHohai 2009年9月 Journal Sciences) University(Natural 脚．2009 DOI：10．3876／j．issn．1000-1980．2009．05．009 水文响应指数及其在TOPMODEL参数区域化中的应用 张友静1，一，陈 波2，何 川2郝振纯1 (1．河海大学水文水资源及水利工程国家重点试验室，江苏南京210098； 2．河海大学水文水资源学院，江苏南京210098) 流曲线数(CN)组成．以黄河中游的洛河流域为研究区，应用遥感和地理信息系统技术构建了水分 率定了模型参数，建立了HRI和单元特征与主要模型参数的统计关系．利用该关系反演的参数验 证流域的径流模拟，取得了较好的效果．试验结果表明，该指数可以用于流域的空间离散和水文模 型参数的区域化分析，为资料缺乏地区的水文模型参数移用提供了新的方法． 关键词：水文响应指数；参数区域化；ToPMODEL；缺资料地区；遥感技术 中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1000—1980(2009)05—0539—06 流域径流过程的时空分布是数字流域的重要内容．为满足代表流域气象和下垫面条件空间异质性的要 求，需要进行流域的空间离散．分布式水文模型采用格网或水分响应单元(HRu)等方法进行空间离散和径流 模拟．但格网方法人为割裂了地表特征的空间连续性，而HRU则缺乏有效的单元提取方法和单元地理特征 描述方法．同时，大多数资料缺乏地区的径流模拟需要移用有资料流域率定后的模型参数，但移用基于相似 性原理的参数缺乏有效的参考指标．因此，探讨定量、合理的空间离散方法，研究单元地理特征描述方法，建 立水文模型参数与地理特征间的关系，减少参数移用的不确定性成为当前模型参数区域化领域的重要课题， 也是提取和表达流域信息、构建数字流域的需要． 域实测数据检验反演参数的可靠性． 1研究区与数据 本文研究区为黄河中游的洛河流域，包括8个水文站和68个雨量站，水文数据系列从20世纪80年代 到2l世纪初．该流域多年平均降水量为 表1研究区1980—2000年土地利用变化情况监测 720 mill，其中65％的降水集中在6—9Table land a哟from1980to2000 1●h绷l寥ofI联缸study 月．流域面积约11000km2，流域内地貌、 土壤和土地利用形式多样．各类要素的 组合形成不同的产汇流单元．收集的流 域各类数据如图1所示，其中土地利用 变化情况通过陆地卫星数据分类得到 (表1)，各期分类的总体精度为85％以上． 收稿日期：2009—04’08 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目． 作者简介：张友静(1955一)，男，上海人，教授。主要从事遥感方法与应用研究 河海大学学报(自然科学版) 第37卷 图1研究流域下垫面相关的数据 Dataof surfacein basin Fig．1 nnderlyiIIg study 2 HRI构建与分析 2．1 HRI构建 流域下垫面的特征决定流域单元对降水输入的响应．流域下垫面的特征可从两方面描述：流域形态结构 和物质组成特征．TOPMODEL采用地形指数的空间分布来反映流域水分亏缺的空间分布，并假定流域内具有 同一地形指数的区域具有水文相似性，但较少考虑单元的物质组成特征．CN值在SCS模型中是用于描述降 雨一径流关系的参数，反映了流域下垫面单元的产流能力．cN值受到多方面因素影响，土壤类型以及地表土 地