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采用数字高程模型探讨大清河子流域划分问题
目录
TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1
正文 1
文1:采用数字高程模型探讨大清河子流域划分问题 2
1、子流域划分方法 2
(1)地形预处理。 2
(2)提取水流流向。 3
(3)计算汇流累计量。 3
(4)提取河网水系。 3
(5)河网分级。 3
(6)确定子流域范围。 4
(7)子流域编码。 4
2、应用实例 4
(1)河网密度法。 5
(2)水系分形法。 6
3、结论 7
文2:审计风险模型探讨 8
(一)“反映”假设 9
(二)“确认”假设 10
(一)修正的模型 12
(二)修正模型的优势 14
参考文摘引言: 15
原创性声明(模板) 15
文章致谢(模板) 16
正文
采用数字高程模型探讨大清河子流域划分问题
文1:采用数字高程模型探讨大清河子流域划分问题
子流域划分是构建分布式水文模型的基础,分布式水文模型以子流域作为计算单元,可以清晰地了解单元之间的水文过程,并可很好地与传统水文模型相结合,缩短模型开发时间[1,2]。Jong-GunK.等[3]研究认为,子流域划分对水文模拟结果的影响大于模型参数的影响,而且大尺度流域所划分的子流域的数量不同使模拟精度存在不确定性。目前,基于数字高程模型(DEM)的流域地形特征提取方法已经成为获取流域信息的主要手段。O’Callaghan等[4]基于水文学原理确定水流的路径,并引入集水面积阈值的概念提取连续河网。传统方法下作为子流域和河网划分依据的集水面积阈值主要靠人为经验设定,划分结果与实际误差较大。为了提高精度,学者们进行了许多研究,目前确定最佳集水面积阈值的方法主要有河道平均坡降法[5]、河网密度法[6]、流域宽度分布法[7]、水系分形法[8]等。笔者针对大尺度流域的子流域划分方法进行研究,借助ArcGIS与MATLAB软件,对大清河流域进行河网提取、子流域划分及编码,以期为开发构建大清河流域分布式水文模型提供技术支撑。
1、子流域划分方法
借助ArcGIS中的Hydrology工具箱以及MATLAB程序,对流域原始DEM进行处理,步骤如下。
(1)地形预处理。
原始的DEM中大多存在洼地或尖峰,会导致提取的水系出现断裂或者水流方向错误的现象[9],因此需要对原始的DEM进行填洼处理。
(2)提取水流流向。
D8算法[4]分别用数字1、2、4、8、16、32、64、128来表示东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个方向(见图1),利用该算法生成流域水流流向。
图1D8算法水流方向示意
(3)计算汇流累计量。
栅格汇流累计量的大小代表形成地表径流的难易程度,数值越大,越易形成地表径流。
(4)提取河网水系。
通过设定一个合理的集水面积阈值,根据水流流向及汇流累计量提取河网水系[10]。采用河网密度法及水系分维法两种方法来确定最佳集水面积阈值:①河网密度法,选取不同的集水面积阈值对流域水系进行提取,计算不同阈值下的河网密度及河源密度,分别绘制集水面积阈值与河网密度、河源密度的关系曲线,曲线趋于平稳的点即为最佳集水面积阈值;②水系分维法,采用盒维数法[11],使用边长为r的正方形网格来覆盖水系,确定覆盖到水系的网格数N,分别取边长及网格数的对数进行线性回归,拟合直线的斜率即为水系的分维值,由此可以通过计算不同集水面积阈值下的水系分维值,与实际水系的分维值进行比较,来确定最佳的集水面积阈值。
(5)河网分级。
采用Strahler分级法对流域提取的水系进行分级[12],分级的原理是将河网中所有没有支流汇入的河流作为第1级河流,两个1级河流汇成第2级河流……依此类推,一直到河流出水口。在Strahler分级中,有且仅有同级别的两条河流汇成一条河流时,河流的级别才会增大。
(6)确定子流域范围。
子流域的划分是基于河流流向栅格和河流分级栅格,子流域内汇流量最大的栅格为子流域的出水口,将所有能流向同一个子流域出水口的栅格划在同一个子流域范围内[13]
(7)子流域编码。
通过一定的编码规则确定栅格之间的拓扑关系,以此来反映栅格的计算顺序,便于计算机识别[14,15]。基于栅格之间的水流流向以及汇流关系,对每个栅格赋予一个5层编码:第一层编码A表示子流域的编码;第二层编码B表示该栅格在子流域中的汇流层数,子流域出水口栅格汇流层数为1,流入出水口栅格的栅格层数为2……依此类推;第三层编码C表示汇流层内的栅格顺序,用来区分同一层内的栅格;第四层编码D表示流入栅格的汇流层;第五层编码E用来区分河道与非河道栅格,其中河道栅格自出水口处从1开始编码,非河道栅格编码为0。
2、应用实例
研究区概况
大
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