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流域分布式水文学原理及应用.pdf

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2015-01-23
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水利书籍
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资料简介：
流域分布式水文学原理及应用目录
第1 章 水文学及水循环............................................................................................................................... 1
1.1 简介................................................................................................................................................. 1
1.2 水文学与水资源..............................................................................................................................1
1.3 水文循环......................................................................................................................................... 2
1.4 水量平衡......................................................................................................................................... 2
第2 章 水文模型.......................................................................................................................................... 4
2.1 水文模型发展概况.......................................................................................................................... 4
2.2 水文模型分类................................................................................................................................. 6
2.2.1 系统模型................................................................................................................................. 6
2.2.2 概念性模型............................................................................................................................... 7
2.2.3 物理模型................................................................................................................................. 7
2.3 集总式水文模型与分布式水文模型.............................................................................................. 8
2.3.1 集总式水文模型概论................................................................................................................. 8
2.3.2 分布式水文模型概论................................................................................................................. 8
2.3.3 分布式水文模型分类................................................................................................................. 8
2.4 分布式水文模型的应用领域........................................................................................................... 9
2.4.1 径流模拟................................................................................................................................. 9
2.4.2 土地利用/覆被变化对流域水循环的影响..................................................................................... 9
2.4.3 气候变化对流域水循环的影响.................................................................................................. 10
第3 章 分布式水文模型的构建................................................................................................................. 11
3.1 分布式产流模型.............................................................................................................................12
3.2 土壤水文模型............................................................................................................................... 15
3.3 流域蒸散发计算............................................................................................................................ 16
3.4 地表水地下水耦合模型................................................................................................................ 16
3.5 分布式汇流模型............................................................................................................................ 17
3.6 地下水水文模型............................................................................................................................ 19
第4 章 多源数据信息利用......................................................................................................................... 21
4.1 水文模型信息源............................................................................................................................ 21
4.2 降水和气温资料............................................................................................................................ 21
4.2.1 数据来源............................................................................................................................... 21
4.2.2 数据处理方法.......................................................................................................................... 22
4.2.3 雷达降水在水文模型中的应用.................................................................................................. 24
4.3 全球1 公里DEM 及精度分析..................................................................................................... 25
4.3.1 全球1 公里数字高程模型介绍.................................................................................................. 25
4.3.2 DEM 精度评定......................................................................................................................... 26
4.4 土地利用遥感信息提取................................................................................................................ 27
4.4.1 土地利用对水文模拟的重要性.................................................................................................. 27
4.4.2 遥感监测数据处理................................................................................................................... 27
4.4.3 土地利用变化信息发现与提取.................................................................................................. 28
4.5 全球土壤与植被............................................................................................................................ 28
4.5.1 植被与土壤类型的组成和分布.................................................................................................. 28
4.5.2 全球土壤数据.......................................................................................................................... 28
4.5.3 全球植被数据.......................................................................................................................... 29
4.6 地下水文参数的提取.................................................................................................................... 31
4.6.1 地下水文参数的确定............................................................................................................... 31
4.6.2 大尺度地下水文参数的获取..................................................................................................... 31
4.6.3 基流量分割............................................................................................................................. 32
第5 章 基于DEM 的流域特征提取.......................................................................................................... 34
5.1 概述............................................................................................................................................... 34
5.2 流域特征提取流程和方法............................................................................................................ 34
5.2.1 流域特征提取流程................................................................................................................... 34
5.2.2 Arc/Info 方法............................................................................................................................ 35
5.2.3 RiverTools 方法........................................................................................................................ 35
5.2.4 TOPAZ 方法............................................................................................................................. 36
5.3 复合信息提取流域特征方法........................................................................................................ 36
5.3.1 复合信息的利用...................................................................................................................... 36
5.3.2 应用示例............................................................................................................................... 38
5.4 大尺度分布式数字流域构建........................................................................................................ 39
第6 章 分布式水文模型参数率定及其应用............................................................................................. 42
6.1 概述............................................................................................................................................... 42
6.2 模型误差来源............................................................................................................................... 43
6.2.1 水头误差............................................................................................................................... 43
6.2.2 流量误差............................................................................................................................... 43
6.3 模型参数率定方法........................................................................................................................ 44
6.3.1 目标函数............................................................................................................................... 44
6.3.2 试错率定法............................................................................................................................. 46
6.3.3 自动率定法............................................................................................................................. 47
6.4 模型参数率定评价........................................................................................................................ 51
6.4.1 率定级别............................................................................................................................... 51
6.4.2 参数敏感性分析和验证............................................................................................................ 52
6.5 模型预测....................................................................................................................................... 52
6.6 自动率定法在分布式水文模型中的应用..................................................................................... 53
6.6.1 研究区域............................................................................................................................... 53
6.6.2 模型参数率定方法................................................................................................................... 54
6.6.3 模型参数率定过程................................................................................................................... 55
6.6.4 参数敏感性分析...................................................................................................................... 57
第7 章 暴雨洪水预报................................................................................................................................ 60
7.1 引言............................................................................................................................................... 60
7.2 暴雨洪水预报............................................................................................................................... 60
7.2.1 模型数据来源.......................................................................................................................... 61
7.2.2 地形描述............................................................................................................................... 63
7.2.3 水文模拟结果.......................................................................................................................... 64
7.3 两种产流模式的次洪预报............................................................................................................ 67
7.3.1 研究区域............................................................................................................................... 67
7.3.2 数据处理............................................................................................................................... 68
7.3.3 模拟结果............................................................................................................................... 70
7.4 地表水与地下水耦合的流域暴雨洪水预报模型........................................................................ 71
7.4.1 流域水文模型.......................................................................................................................... 71
7.4.2 耦合模型在流域中的应用......................................................................................................... 76
第8 章 土壤含水量变化规律研究............................................................................................................ 84
8.1 引言............................................................................................................................................... 84
8.2 土壤水力参数模型........................................................................................................................ 84
8.3 干旱区土壤水多样性研究............................................................................................................ 85
8.3.1 大孔隙流............................................................................................................................... 86
8.3.2 区域概况................................................................................................................................ 87
8.3.3 模型率定............................................................................................................................... 88
8.3.4 模拟结果............................................................................................................................................ 90
8.4 湿润区土壤含水量时空分布评价................................................................................................ 97
8.4.1. HMS 数据和参数.................................................................................................................... 97
8.4.2 模型率定............................................................................................................................... 99
8.4.3 模拟结果............................................................................................................................... 99
第9 章 气象-水文耦合模式研究.............................................................................................................. 105
9.1 引言............................................................................................................................................. 105
9.2 气象－水文模型耦合方法.......................................................................................................... 105
9.3 气象－水文耦合模型在单场暴雨中的应用.............................................................................. 106
9.3.1 研究区域.............................................................................................................................. 107
9.3.2 模型数据准备........................................................................................................................ 107
9.3.3 降雨事件描述........................................................................................................................ 108
9.3.4 模拟结果.............................................................................................................................. 109
9.4 气象－水文耦合模型对嵌套区域连续多场暴雨的应用.......................................................... 113
9.4.1 区域气象模型（RCM）简介.................................................................................................. 113
9.4.2 网格单元空间变异性............................................................................................................. 114
9.4.3 研究区域与数据准备............................................................................................................. 114
9.4.4 模拟结果.............................................................................................................................. 114
第10 章 水文-气象双向耦合模型在大尺度与中尺度区域的应用........................................................ 119
10.1 引言........................................................................................................................................... 119
10.2 耦合方法................................................................................................................................... 120
10.3 研究区域与数据采集................................................................................................................ 123
10.4 模拟结果................................................................................................................................... 125
第11 章 水文尺度问题研究..................................................................................................................... 131
11.1 水文尺度与水文模拟................................................................................................................ 131
11.2 降雨和土壤水力参数的解集方法............................................................................................ 132
11.3 降雨和土壤水力参数的次网格空间变化对流域水文过程响应的影响................................. 133
11.3.1 数据和方法.......................................................................................................................... 133
11.3.2 模型率定............................................................................................................................. 134
11.3.3 模拟结果............................................................................................................................. 135
11.4 降雨的时间尺度效应和水力参数的空间尺度效应对水文过程的影响................................. 137
11.4.1 概述................................................................................................................................................ 137
11.4.2 降雨时间尺度效应............................................................................................................... 137
11.4.3 水力参数空间变动性的影响.................................................................................................. 138
11.5 中尺度气象模型分辨率对地表径流模拟的敏感性分析........................................................ 139
11.5.1 研究区域............................................................................................................................. 139
11.5.2 不同分辨率下次降雨事件的模拟........................................................................................... 140
11.5.3 不同分辨率降雨的水文响应.................................................................................................. 141
11.5.4 模拟降雨和产流的时空特性.................................................................................................. 142
参考文献
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