大尺度水文模拟在渭河流域流量预报中的应用

摘要

本研究的目的是开发一种适用于渭河流域流量预报的大尺度水文模型。渭河是黄河最大的支流,流域面积136000km<'2>,流域内地质构造、水文气象条件和人类活动复杂多变。本研究是基于联合国教科文组织水教育学院(UNESCO-IHE)开发出的一种分布式流域模拟系统,所需数据分为两类:一类是基本数据,包括数字高程地图(DEM)、土地利用数据、土壤类别数据、河网与河道几何尺寸;另一类是时间序列数据,包括逐日降雨量、径流和实际蒸发量。数据准备主要包括流域概化、逐日面降雨量和实际蒸发量计算。流域概化包括DEM的导出、土地利用和土壤类别地图数字化、河道断面概化及子流域描绘。逐日面降雨量和实际蒸发量的计算基于1980~1983四年站点实测逐日降雨和逐月蒸发皿蒸发量。具体而言,在每一个4.5km×5.5km栅格单元内,逐日降雨量利用一个基于反距离权重法的空间内插工具(Hykit)来生成;而每一栅格单元内逐日实际蒸发量按顺序逐步得出:首先,利用适合的蒸发皿系数和地图的季节性变化作物系数,从蒸发皿蒸发量求出潜在蒸发量;其次,利用Thornwaite型逐月水量平衡模型法来估算出逐月实际蒸发量;最后,参照1980~1983年的晴天及雨天水面蒸发变化,得到逐日实际蒸发量。模型参数化通过设置河段几何尺寸、曼宁糙率、扩散率和初始缺水量来完成。随之,结合模型校准,实施了1980~1983四年流量模拟。模型运作评估表明,当前模型具有很强的大尺度流域水文模拟能力。然后,在校准好的模型上实施了1983年汛期的流量预报并根据实测流量进行了验证,结果表明,通过结合上游站的实测流量,模型非常适用于1日流量预报。