Shuttleworth-Wallace蒸发模块与混合产流模型的耦合应用研究

摘要

蒸发是水文循环中的重要组成部分之一，但是一般的水文模型通常采用蒸发皿观测资料作为模型的输入，而观测资料一般是空间某个点上的时间资料，缺乏考虑流域下垫面地形、植被覆盖的空间差异性对蒸散发能力的影响。 1985年，Shuttleworth和Wallace研制了用于计算稀疏植被蒸腾量和土壤蒸发的双层模型，或称双源模型，该模型分别对冠层和土壤表面进行能量平衡计算，并考虑了叶面积指数和土壤水分状况对蒸散发的影响。很多研究学者验证了Shuttleworth-Wallace蒸发模块，发现模拟结果很好。混合产流模型则是通过流域蓄水容量曲线与下渗能力曲线的结合达到蓄满产流与超渗产流模式的有机结合的一种模型，并利用了数字高程模型计算的结果，它适用于半干旱半湿润地区。 本研究采用具有物理基础的Shuttleworth-Wallace蒸发模块计算流域蒸散发能力并与混合产流模型耦合，对西辽河老哈河流域甸子站控制的集水区域的日径流过程进行模拟，以此验证Shuttleworth-Wallace蒸发模块与水文模型耦合的可行性。耦合中针对以月为单位的PET值解集成日序列的问题，本研究采用了平均解集和傅立叶解集两种方法，并对采用这两种方法进行耦合的模型模拟结果作了比较，结果表明傅立叶解集耦合模型的模拟结果只是略好于平均解集方法，所以针对蒸散发解集的问题，平均解集的方法一般能满足水文模型的需要。 分析比较耦合后模型的径流模拟结果与原混合产流模型的径流模拟结果，结果表明耦合后模型的模拟结果要明显的好于原混合产流模型，这也表明Shuttleworth-Wallace蒸发模块与水文模型耦合的可行性，其计算的PET值完全可以应用到水文模型中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外的研究进展

1.2.1流域水文模型

1.2.2数字水文

1.2.3流域水文模型的蒸散发计算

1.3本文研究框架

第二章 Shuttleworth-Wallace蒸发模块简介

2.1概述

2.2模块基本原理

2.2.1模块的结构简介

2.2.2植被冠层的太阳辐射和日照持续时间的计算

2.3模块需要的资料种类

2.3.1数字高程资料(DEM)

2.3.2土地覆盖分类资料

2.3.3 NDVI资料

2.3.4气候资料

2.3.5地球外辐射的月平均值和日照持续时间的月平均值

2.4 小结

第三章混合产流模型简介

3.1概述

3.2数字流域水系

3.3混合产流模型的结构简介

3.3.1模型的基本原理

3.3.2产流计算

3.3.3汇流计算

3.6模型的参数及率定

3.7小结

第四章 Shuttleworth-Wallace蒸发模块与混合产流模型的耦合及应用分析

4.1流域概况

4.2资料准备

4.2.1降水和流量资料

4.2.2蒸发资料

4.3耦合的重点

4.3.1平均解集耦合

4.3.2傅立叶解集耦合

4.4耦合的结果

4.5小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2对问题的展望

参考文献

致谢