DEM分辨率对葫芦河流域径流模拟的影响

选取北洛河支流葫芦河张村驿水文站以上控制区域为研究区域,基于ASTER GDEM V2 30 m DEM数据与张村驿水文站1980—1990年实测流量数据,建立流域月尺度的SWAT水文模型,并评价了模型在该流域的适用性,分析了DEM分辨率对流域水文地形特征提取与径流模拟的影响。结果表明:建立的SWAT模型可以用于研究区域的径流模拟;DEM分辨率对坡度、面积、子流域划分影响较大,对高程提取影响较小;不同分辨率的DEM数据对径流的模拟结果不同,其中120~150 m分辨率模型模拟结果较优,DEM分辨率为150~1 000 m时,模拟结果可满足精度要求但存在一定偏差;各模型均存在低估流量值的现象。     

基于DEM的山丘区小流域河网提取分析研究

数字高程模型(DEM)是提取流域河网水系的重要基础数据,DEM分辨率直接影响河网水系的空间拓扑关系和数字流域水文特征。选取美国俄亥俄州印第安纳河流域为研究对象,基于不同分辨率的DEM提取河网,引入野外勘测河源信息,建立可靠度、灵敏度评价指标,探讨不同DEM分辨率所提取数字河网的适用性。结果表明:(1)与野外勘测河源相比,基于高分辨率DEM提取的河网与实际河网更为接近,但会生成伪支流;(2)研究流域地形破碎化程度高,局部地形坡度大,河网发育主要受上游集水面积控制;(3)DEM分辨率为5 m时,研究流域河网提取结果的可靠度和灵敏度较为理想,过高或过低的分辨率均不适用于该流域的河网提取。     

基于GIS的SWAT模型空间数据库的建立

构建SWAT模型基础空间数据库是流域水文循环模拟的基础与关键,SWAT模型的空间数据库主要包括DEM、土壤类型图及土地利用图。以达溪河流域为研究对象,在ArcGIS 10.1环境下运用Hydrology工具集提取了流域的水流流向、汇流栅格、河网水系、流域边界等信息,建立了达溪河流域DEM,与实际流域总面积相比,相对误差满足要求;利用GIS技术对原始资料进行预处理,快捷地建立了符合模型要求的流域土壤类型图及土地利用图。同时指出,选择合理阈值提取符合实际的河网水系、准确提取洼地、平坦区域水流流向的处理、如何利用RS和GIS技术建立研究区的基础空间数据库并高效获取模型运行参数,以及人类活动影响下的径流模拟,将是今后研究的重点。     

基于SWAT模型的流域特征自动提取

流域特征获得是进行流域水文特性分析的主要前提之一。本文以牛栏江流域上游河段的德泽水库为例,采用DEM作为基础数据在SWAT模型的环境下实现流域河网及边界的自动提取。结果表明:在牛栏江流域上游河段利用SWAT模型提取的流域河网与实际地形图上绘制的河网基本吻合,根据河网共划分45个小流域,提取的流域集水面积与实际集水面积相对误差2%,由此说明利用该方法提取牛栏江流域上游段河网及边界的可行性。     

基于DEM的塔里木河流域数字河网提取与分析

针对干旱半干旱地区数字河网提取及修正问题,以塔里木河流域为研究区域,基于30 m水平分辨率AETER GDEM数据产品,利用Arc Hydro Tools模型对流域河网进行提取,并以水文站为子流域出口断面划分子流域,分析不同类型地貌特征河网提取与实际情况的差异,对河网提取与实际情况误差较大区域基于AGREE算法进行DEM修正。结果表明:(1)基于DEM进行河网提取的结果在地势起伏较大的山地精度较高。在丘陵平原等地区由于采样误差、人类活动等原因精度较差甚至出现错误,对不同类型的地貌单元应进行不同程度的DEM修正使提取河网与实际情况相符合。(2)河网提取时将汇水面积阈值设定为子流域最大汇水累积量1%时提取结果与实际情况最为符合。(3)从提取的效率来看,利用DEM和Arc Hydro Tools并结合DEM修正技术对流域河网进行提取效率较高,适用于水文模型构建的基础工作。     

土地利用数据的时间分辨率对水文模拟的影响

土地利用/覆被是水文模拟的重要参数。短时期内,土地利用/覆被是流域水文循环过程的主要影响因素之一。选择位于高寒山区的黑河上游流域为研究区,建立基于不同时间分辨率的土地利用/覆被数据集并输入SWAT模型,研究土地利用/覆被数据时间分辨率对高寒山区流域水文模拟的影响。结果表明:在SWAT模型校准前,时间分辨率高的土地利用/覆被数据对应的水文模型更易校准;SWAT模型校准后,土地利用/覆被数据的时间分辨率对月径流量模拟的影响相对不明显,对年径流量模拟的影响较为明显,且时间分辨率越高,对应的模拟效果越好。     

基于栅格新安江模型的淮河上游土壤侵蚀预测

将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合,建立基于栅格尺度的水沙模拟模型,以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究流域DEM数据、土地利用数据、土壤数据以及息县站2000年-2010年水文数据,模拟了淮河上游2000年-2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型,结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明:基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差小于15%,确定性系数0.6以上,满足泥沙模拟精度要求;林地用地面积增加5%,流域土壤侵蚀量减少8.78%,城镇用地面积增加8%,流域土壤侵蚀量减少12.73%。研究成果可为淮河水土保持治理和规划提供参考。     

DEM分辨率对SWAT模型输出的影响

文章在上东河小流域研究了不同分辨率DEM数据对SWAT模型输出结果的影响。不同DEM数据通过30 m DEM数据重采样获得(40 m-100 m)。结果显示,流域坡度对DEM的分辨率较为敏感,DEM分辨率对其它因子影响较小。     

DDRM模型在渠江流域的应用研究

为了进一步探究分布式水文模型(DDRM)的适用性,基于渠江流域的数字高程模型(DEM),提取了研究区域的边界、河网水系,计算了研究区域的地形指数;然后采用基于DEM的DDRM模型进行流域降雨-径流过程模拟,并用确定性系数、洪峰相对误差、峰现时间误差等对DDRM模型的模拟精度进行了评价;同时,对比分析了不同DEM栅格分辨率(1 km和2 km)对模型模拟精度的影响。结果表明:基于上述2种分辨率的DDRM模型在渠江流域降雨-径流模拟中均取得了较好的模拟效果,其中基于1 km栅格的DDRM模拟精度略优于2 km栅格。DDRM模型结构简单,参数较少、物理过程明确,而且能够模拟流域土壤含水量和径流量的空间分布,可为缺资料地区水文模拟提供一种新的方法。     

基于空间信息技术的六股河流域河网水系提取

快速有效地获取河网水系特征信息对于流域水文分析具有重要的意义。为此,选取辽宁省六股河流域作为研究对象,以30 m空间分辨率的数字高程模型(DEM)作为基础数据,采用美国ESRI公司开发的地理信息系统软件ArcGIS,对该流域的水流方向、累积汇流栅格、河网水系等基础信息进行了提取研究。将河网提取结果与国家基础信息中心提供的1∶4 000 000河流水系基础资料进行对比,提取结果的干流河网段与实际水系形态特征较为吻合,提取的流域面积与实际流域面积相差1.99%,表明空间信息技术应用于六股河流域水文基础信息提取是可行的,可为流域水文模拟、数字流域建设等研究提供基础数据支持。     

常用免费DEM数据质量分析

以常用HydroSHEDS void-filled DEM、SRTM、ASTER GDEM等五种DEM数据为研究对象,针对不同流域下垫面地貌形态,采用不同的地貌特征分析方法以及将流域真实水系和模拟河网对比分析等方法,研究了多源DEM数据的质量问题。研究发现ASTER GDEM数据主要问题是噪声大,HydroSHEDS void-filled DEM和SRTM数据的主要问题是存在模糊,噪声、模糊均会降低数据的精度和提取的模拟河网的精度,但从整体上来看,三种DEM数据提取的模拟河网的质量相当。     

基于不同分辨率DEM提取坡度值的转换关系研究

基于DEM提取计算单元坡度是分布式水文模型构建的重要手段之一,通过研究不同分辨率DEM对WEP-L模型计算单元坡度的影响及其转换关系,为模型计算中坡度与其他运算量之间非线性关系带来的计算精度与计算效率之间的矛盾提供解决方案。以NASA发布的30 m分辨率DEM数据为基础,以不同尺度流域(南小河沟流域,面积36.3 km~2;泾河流域,面积4.5万km~2)为研究对象,利用分形结合半方差函数的方法分析低分辨率DEM提取的计算单元坡度向高分辨率DEM提取的坡度信息转换的规律。研究发现以30 m分辨率DEM为基础提取的子流域套等高带结构能够很好地反映南小河沟流域地形"坡度等高分布"的特点;利用分形结合半方差函数的形式能够有效地实现基于低分辨率DEM提取的流域基本计算单元坡度向"真实"地形坡度值转换。根据模型计算需求,给出了不同分辨率DEM数据提取坡度值的转换关系。本研究可为分布式水文模型搭建面临的计算精度与计算效率矛盾问题提供借鉴和参考。     

Arc Hydro模型提取流域水文信息及精度分析——以松花江流域为例

流域水文模型已成为流域水文信息提取的重要手段。运用Arc Hydro模型以松花江流域为研究对象,以分辨率为90 m的SRTM DEM为数据源,以松花江流域1∶25万水系矢量数据为参照,分别在400,500和600 km2三个不同集水面积阈值下进行河网提取。运用图像比对软件Alike Duplicate Image Finder对所提取河网进行精度分析。结果显示:集水面积阈值为500 km2下提取的河网最为精确。在500 km2集水面积阈值基础上,运用Arc Hydro模型将松花江流域划分为642个子流域。基于Arc Hydro模型提取的松花江流域河网与实际河网基本一致,说明利用该模型进行流域水文信息提取是合理可行的。     

基于栅格数字高程模型DEM的河网提取及实现

从数字高程模型(DigitalElevationModels)DEM直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。本文基于D8(eightflowdirectionmatrix)处理方法,开发出一套DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件。在新疆天山,应用本软件在100m×100m精度的DEM数据上生成的河网与全国1 25万的数字河流对比验证,吻合较好。此外,在美国联邦地质调查局(USGS)的HYDRO1k全球1km精度的DEM数据源基础上,所提取生成的长江流域河网,与1 100万的数字长江主要河道对比,差别不大。结果表明,所开发软件能够很好地自动生成流域水系,可为进一步开发分布式水文模型提供技术基础。     

基于SRTM的数字河网提取及其应用

介绍了一种全球免费的高精度DEM数据-SRTM的基本特征,提出了利用SRTM数据提取流域数字河网的模型与方法.根据河网密度的基本概念,探讨了综合利用数字河网和GIS技术,对流域不同尺度下的河网密度进行计算与分析的实现方法.在此基础上,以清江流域为例,利用该流域不同分辨率SRTM数据,分别提取了相应的数字河网,并将其应用于河网密度计算,分别得到了清江流域不同尺度下的河网密度分布图.结果表明:SRTM分辨率越高,提取的数字河网精度就越高;对类似清江流域的这样中小规模流域,1 km×1 km尺度下计算得到的河网密度,基本能够反映出流域的河网水系空间分布规律.     

山丘区小流域下垫面数据精度对HEC-HMS水文模拟的影响研究

山丘区小流域下垫面条件复杂多变,DEM分辨率及子流域划分水平对分布式水文模型模拟结果的影响有待深入研究。本文选取小流域应用广泛的HEC-HMS分布式水文模型,在河南省栾川流域设置四种DEM分辨率方案及四种子流域划分方案,分别提取不同方案下的流域水文特征参数进行对比,并分析两种类型的数据精度对纳什系数和峰值模拟的影响。研究结果表明,与大中流域相比,DEM分辨率和子流域划分对山丘区小流域空间参数和水文模拟结果的影响要更为显著。在实际山洪预警预报工作中,为保证模拟结果的稳定性和可靠性,应尽可能选择高精度下垫面数据精度。     

基于SRTM DEM的盘龙河流域河网提取研究

河网、流域盆地的提取对于数字流域建立、流域水文分析等具有重要意义。基于SRTM DEM数据,采用ArcGIS 9.3平台下Hydrology工具提供的地表径流漫流模型,以中越国际河流———盘龙河流域为例,对水流方向、汇流累积量、河网水系及流域边界进行了提取。利用Google Earth和国家基础地理信息系统1∶400万河流资料进行验证.结果表明:基于DEM生成的数字水系与实际基本吻合,流域面积相对误差为1.32%,证明该模型具有较高的精度。     

基于TOPMODEL的DEM空间尺度转换关系探讨

由于地形指数的计算与数字高程模型DEM空间分辨率紧密联系,采用TOPMODEL进行水文过程的模拟通常受到DEM分辨率的影响。本文引入分辨率因子考虑DEM分辨率对单宽上坡集水面积的影响;对坡度应用分形的方法,将计算地形指数的尺度变化方法与TOPMODEL进行耦合,构建不受DEM分辨率影响的TOPMODEL,并将其应用于褒河流域的9场次洪模拟,结果表明,使用27″分辨率的DEM数据作为模型输入,不受DEM分辨率影响的TOPMODEL模拟得到的结果较接近于3″分辨率DEM数据下的结果。该方法能在一定程度上削弱DEM分辨率对TOPMODEL模拟精度的影响,是一种合理可行解决水文过程中尺度问题的有力工具。     

土地覆被和气候变化的水文响应研究

采用分布式水文模型SWAT研究北京地区过去10a间径流量剧减的主要原因.采用等高线→TIN→DEM的方法获取研究区分辨率较高的DEM图,基于DEM图提取流域边界、河网、子流域及相关属性,根据土壤类型与土地覆被类型的组合划分水文响应单元,实现下垫面的空间离散;采用校准和验证后率定的参数研究了10a来气候变化和土地覆被变化对径流量的影响.研究表明:10a间土地覆被变化的主要趋势是旱地城市化.过去10a间,由于土地覆被变化导致北运河年均径流量增加了10%～20%,而气候变化导致年均径流量减少了约2/3.     

基于ArcGIS9.2与DEM的三花间水文分析研究

介绍了ArcG IS9.2的水文分析原理,利用其水文分析工具对黄河三门峡—花园口区间的DEM数据进行了提取河网、河网分级、确定出水口、生成流域边界等水文分析工作,结果表明：①从三花间DEM数据中提取的河网水系、流域边界是合理的,其数据格式可被调用于各类分布式水文、水质模型中;②基于DEM的水文分析过程得到的河网及流域与真实地形并不完全吻合,原因是获取的DEM地形资料可能存在误差,在进行水文分析过程中也存在方法误差和人为判断误差。