基于“3S”技术的分布式融雪径流模型的设计和应用

摘要

本文基于“3S”技术建立了包括基于能量平衡的栅格融雪模型、基于水量平衡的栅格产流模型以及分布式栅格汇流模型，从而形成了一个完整的，物理概念明确的，能应用于实际业务的分布式融雪径流模型，并在典型流域进行了应用和验证。基于较高分辨率DEM的流域信息提取研究，得到了流域的分布式坡度坡向信息、流向和水系等相关参数信息，为模型的分布式输入奠定了基础。 根据需要对现今广泛应用的“度日法”融雪模型进行了较大的调整，得到了“度分融雪模型”，经过实际数据的验证，计算结果具有较高的精度，这样一来，对于融雪洪水预警决策支持系统的计算时间步长就可以随意调整了，可以用于实时计算和预报，并结合实际融雪过程，在模型中提出了“冻融系数”这一重要概念，对于准确把握融雪过程的物理机制具有重要意义。模型的产流以及汇流计算都基于DEM以及下垫面的时空差异性，进行逐个栅格产汇流演算，所有计算过程的参数都是具有物理机制和意义的分布式输入参数，其中引入了“栅格下渗系数”和“夏季地表增益植被指数”等概念。基于分布式融雪径流模拟系统针对典型研究区(新疆昌吉州呼图壁县军塘湖流域)进行了完整的演算和参数调整，模型模拟流量的平均相对误差在18％以下。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3研究目的及意义

1.4典型研究区概况

1.5研究内容及技术路线

1.6研究方法

1.7本章小结

2基于“3S”技术的流域信息提取

2.1 DEM的生成以及预处理

2.1.1 DEM的生成

2.1.2填洼处理

2.1.3平地起伏处理

2.2流向(Flow Direction)判定

2.3水系提取

2.4流域及河道提取

2.5流域下垫面信息提取

2.5.1坡度坡向

2.5.2河道信息

2.5.3其他信息

2.6本章小结

3基于“3S”技术的分布式积雪及融雪信息提取

3.1雪盖信息提取

3.2雪深信息提取

3.3地表温度反演

3.3.1热红外遥感技术的发展阶段

3.3.2地表温度反演方法简介

3.3.3陆面温度反演的理论基础

3.3.4利用MODIS数据进行地表温度反演计算流程

3.4太阳辐射空间分布

3.5区域风速空间分布

3.6空气温度空间分布

3.7本章小结

4基于“3S”技术的分布式融雪径流模型的设计与构建

4.1分布式融雪径流模型的研究现状

4.2基于“3S”技术的分布式融雪径流模型的设计与构建

4.2.1模型设计思路

4.2.2模型计算流程

4.2.3模型详细构成

4.3本章小结

5基于“3S”技术的分布式融雪径流模型的应用

5.1研究资料

5.2基于“3S”技术的分布式融雪径流模型的应用

5.2.1结果比较

5.2.2结果分析

5.3本章小结

6结论及展望

6.1 结论

6.2创 新

6.3展望

参考文献

致谢