本文關(guān)鍵詞：新安江、SWAT和BTOPMC模型的應(yīng)用比較

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【摘要】：本研究應(yīng)用概念性水文模型——雙拋物線型新安江模型、響應(yīng)單元式水文模型——SWAT模型和網(wǎng)格分布式水文模型——BTOPMC模型分別對大流域——韓江流域及其內(nèi)部的9個子流域以及小流域——雙橋流域進(jìn)行了日徑流模擬。以SRTM3DEM、IGBP土地利用類型、FAO土壤數(shù)據(jù)、NOAA-AVHRR NDVI數(shù)據(jù)和CRU TS2.0氣象數(shù)據(jù)為模型輸入資料。為了便于模型比較,三個模型均采用Shuttleworth-Wallace模型計算潛在蒸散發(fā),并以SCE-UA優(yōu)化算法自動率定模型參數(shù)。在韓江流域的應(yīng)用中,以1981~1984年作為模型率定期,1985~1988年為模型驗證期,分別對韓江流域內(nèi)的觀音橋、寶坑、楊家坊、河口、上杭、水口、溪口、橫山、潮安共9個水文站進(jìn)行日徑流模擬,并從不同子流域率定參數(shù)、Nash效率系數(shù)、徑流總量比、Nash系數(shù)與水文要素相關(guān)性和徑流過程分析等方面探討不同模型在各子流域模擬效果差異及流域間的相互關(guān)系。研究結(jié)果表明:(1)三個模型參數(shù)率定結(jié)果分布在合理的范圍內(nèi),且能客觀反映流域下墊面狀況、降雨分布和子流域的套合關(guān)系。(2)韓江各子流域的平均Nash效率系數(shù),新安江模型最好,BTOPMC模型次之,SWAT模型最差;而韓江各子流域的模擬效果一致性方面,BTOPMC模型最好,新安江模型次之,SWAT模型最差;此外,徑流總量模擬精度方面,BTOPMC模型最好,SWAT模型次之,新安江模型最差。(3)BTOPMC模型在驗證期Nash系數(shù)與流域集水面積呈顯著正相關(guān),說明BTOPMC模型更適應(yīng)大流域。新安江模型和SWAT模型在率定期和驗證期及BTOPMC模型在率定期,Nash系數(shù)與流域集水面積、平均高程、高程起伏分布情況、高程因子、年平均降雨量、降雨分布均勻度、植被分布均勻度和土壤分布均勻度相關(guān)性不顯著。(4)集總式新安江模型在大流域和小流域模擬洪峰時刻都比較準(zhǔn)確,但是在大流域的大洪峰模擬普遍偏大較多,且無論是大流域還是小流域低流量模擬普遍偏小;響應(yīng)單元式SWAT模型和網(wǎng)格分布式BTOPMC模型在大流域和小流域模擬洪峰普遍偏小,且洪峰時刻提前,但是低流量模擬時,BTOPMC模型與實測過程最接近,表現(xiàn)最好,SWAT模型次之。在雙橋流域應(yīng)用時,以1991~1994年作為模型率定期,1995~1998年作為模型驗證期,并從總體模擬效果、不同流量等級模擬效果等方面探究不同模型在小流域的表現(xiàn)差異。研究結(jié)果表明:(1)新安江模型、SWAT模型和BTOPMC模型總體上都能較好反映雙橋流域日徑流過程。率定期和驗證期,新安江模型的模擬效果均比SWAT模型和BTOPMC模型要好,而SWAT模型和BTOPMC模型兩者模擬效果相當(dāng)。三個模型的模擬徑流總量率定期都偏大,驗證期都偏小,但率定期和驗證期徑流量相對誤差均能保持在±10%以內(nèi),總體水量平衡效果較好。(2)在不同流量等級模擬中,三個模型高流量模擬時流量普遍偏小,而低流量模擬時流量普遍偏大。SWAT模型在不同流量等級模擬中,水量平衡效果均比新安江模型和BTOPMC模型好。除此之外,高流量模擬時,新安江模型的模擬均方根誤差較小,效果最好;中流量和低流量模擬時,BTOPMC模型的模擬均方根誤差較小,效果最好。
【關(guān)鍵詞】：新安江模型 SWAT模型 BTOPMC模型 徑流模擬 韓江流域 雙橋流域 應(yīng)用比較
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P334.92
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 流域水文模型的發(fā)展?fàn)顩r11-13
• 1.2.2 新安江模型的發(fā)展?fàn)顩r13
• 1.2.3 SWAT模型的發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.2.4 BTOPMC模型的發(fā)展?fàn)顩r14
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-16
• 2 水文模型16-50
• 2.1 潛在蒸散發(fā)計算——Shuttleworth-Wallace模型16-17
• 2.2 集總式水文模型——新安江模型17-26
• 2.2.1 新安江模型的產(chǎn)流結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 土壤蓄水容量曲線——單拋物線型18-19
• 2.2.3 模型產(chǎn)流計算19-21
• 2.2.4 蒸散發(fā)計算21
• 2.2.5 徑流分割21-22
• 2.2.6 新安江模型的改進(jìn)——雙拋物線型土壤蓄水容量曲線22-24
• 2.2.7 地面匯流——瞬時單位線匯流方法24-26
• 2.3 響應(yīng)單元式水文模型——SWAT模型26-36
• 2.3.1 SWAT模型結(jié)構(gòu)26-27
• 2.3.2 地表徑流27-30
• 2.3.3 蒸散發(fā)30-32
• 2.3.4 土壤水32-33
• 2.3.5 地下水33
• 2.3.6 流量演算33-34
• 2.3.7 模型參數(shù)34-36
• 2.4 網(wǎng)格分布式水文模型——BTOPMC模型36-50
• 2.4.1 BTOPMC模型結(jié)構(gòu)36
• 2.4.2 地形模塊36-39
• 2.4.3 產(chǎn)流模塊39-45
• 2.4.4 匯流模塊45-48
• 2.4.5 模型參數(shù)48-50
• 3 新安江、SWAT和BTOPMC模型在韓江流域的應(yīng)用比較50-89
• 3.1 韓江流域50
• 3.2 模型輸入數(shù)據(jù)50-56
• 3.2.1 DEM50-52
• 3.2.2 土地利用類型52-53
• 3.2.3 土壤類型53-54
• 3.2.4 植被歸一化指數(shù)54-55
• 3.2.5 水文氣象數(shù)據(jù)55-56
• 3.3 參數(shù)率定與徑流模擬56-85
• 3.3.1 模型率定目標(biāo)函數(shù)56-57
• 3.3.2 新安江模型的參數(shù)率定與徑流模擬57-67
• 3.3.3 SWAT模型的參數(shù)率定與流域模擬67-77
• 3.3.4 BTOPMC模型參數(shù)率定與流域模擬77-85
• 3.4 三個模型模擬效果比較85-89
• 3.4.1 精度分析85-86
• 3.4.2 相關(guān)分析86-87
• 3.4.3 徑流過程分析87-89
• 4 新安江、SWAT和BTOPMC模型在雙橋流域的應(yīng)用比較89-101
• 4.1 雙橋流域89
• 4.2 模型輸入數(shù)據(jù)89-92
• 4.2.1 DEM89-91
• 4.2.2 土地利用類型91-92
• 4.2.3 土壤類型92
• 4.2.4 植被歸一化指數(shù)(NDVI)92
• 4.2.5 水文氣象數(shù)據(jù)92
• 4.3 模型參數(shù)率定92-95
• 4.3.1 新安江模型參數(shù)率定93-94
• 4.3.2 SWAT模型參數(shù)率定94
• 4.3.3 BTOMC模型參數(shù)率定94-95
• 4.4 徑流模擬與結(jié)果分析95-101
• 4.4.1 總體模擬效果對比95-98
• 4.4.2 不同流量等級模擬效果對比98-101
• 5 結(jié)論與展望101-104
• 5.1 結(jié)論101-102
• 5.2 展望102-104
• 致謝104-105
• 參考文獻(xiàn)105-109

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1073658