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一种地形指数计算方法在Topmodel洪水模拟计算中的应用 总被引：7，自引：0，他引：7
介绍了Topmodel的基本理论，提出一种简单的地形指数ln(α/tanβ)计算方法，该方法分别提取数字高程模型(DEM)网格单元的α和tanβ，对坡度为0的网格单元进行专门处理，然后计算每一个网格单元的ln(α/tanβ)。以沿渡河流域为例，将计算的地形指数用于Topmodel进行洪水模拟计算，得到了比较满意的结果。 相似文献
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基于栅格DEM的多流向算法述评 总被引：14，自引：0，他引：14
基于栅格DEM的流向算法是数字地形分析的重要研究内容之一。在分布式水文模型、土壤侵蚀等领域中,当需要获取与流向直接相关的水文参数(如汇流面积、地形指数等)的详细空间分布时,多流向算法(MFD)明显优于单流向算法(SFD)。根据所采用的水流分配策略,将现有MFD分为四类:(1)固定水流分配权重的MFD;(2)水流分配权重随汇流面积变化的MFD;(3)水流分配权重随局域地形特征变化的MFD;(4)基于局域形态单元的MFD。从模型合理性、算法复杂度和易用性、对DEM误差的敏感性等方面进行的分析表明,水流分配权重随局域地形特征变化的MFD优于其他三类MFD。目前对MFD采用人造DEM数据集的直接定量评价研究还十分不足,文章以一个例子来体现直接定量评价MFD的可行性及有效性,同时也定量反映出水流分配权重随局域地形特征变化的MFD具有更低的计算误差。目前通用的针对流向算法的DEM洼地平区预处理算法多针对SFD而设计,不适合MFD的实际应用,本文对适用于MFD的DEM预处理算法所应具有的特征也进行了讨论。 相似文献
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潮河流域TOPMODEL模型网格尺度研究 总被引：6，自引：0，他引：6
TOPMODEL模型首要也是关键的问题就是地形指数的计算问题.除计算方法外,地形指数的分布还与DEM网格尺度息息相关.较大的网格推出的地形指数不具有显示水流路径的物理含义,会丢失一些物理信息.太细的分辨率可能引起流向和坡度的混乱.导致水流路径不连续.对于流域尺度而言,合适的网格尺度在很大程度上影响模拟结果的精度,但目前关于这方面的研究却很少.本文在集水面积5 340km2的中尺度潮河流域上进行地形分析计算,深入的分析了从50 m～600 m以50 m为间隔的不同网格尺度对地形指数分布的影响.并以平水年为例,研究了这些地形指数对流域径流模拟的影响.得出的结论对于TOPMODEL模型在中尺度流域上的应用具有指导意义. 相似文献
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TOPMODEL是目前被广泛应用的半分布式流域水文模型,它以地形为基础的特点使得DEM的空间分辨率成为影响模型模拟结果准确性的重要参数。不同分辨率的DEM将计算出不同的地形指数ln(α/tanβ)分布,其作为TOPMODEL的地形参数直接影响着模型的模拟结果。以10 m分辨率的DEM为原始数据,生成10~1 000 m等17种分辨率的DEM,使用地形信息熵的概念,比较不同分辨率的DEM对地形信息提取的影响。假设TOPMODEL在10 m分辨率的DEM计算的流量过程线为观测值,对比了不同分辨率的DEM对流量过程线和Nash效率系数产生的变化。对于所研究的流域,150 m分辨率是建立TOPMODEL模型的最佳值,300 m分辨率是保证模型结果有效的基本要求。使用Monte Carlo方法计算TOPMODEL中参数对DEM分辨率的敏感性,指出在模型的5个参数中,只有饱和导水系数T0对DEM分辨率敏感。 相似文献
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对当前坡面汇流计算方法的研究进展进行了较为系统的总结与分析,并对坡面汇流的非线性效应以及城市低影响开发中的雨水入渗与蓄集对坡面汇流的控制作用进行了简要分析。从模型简单实用的角度出发,认为以流域时间-面积关系与线性水库相串联的ModClark法等为代表的概念性分布式坡面汇流模型具有良好的发展前景;考虑到基于等流时单元的变动等流时线法在反映雨强非线性影响中存在的问题,认为根据水文响应单元在不同雨强条件下汇流时间的变化,调整其汇流参数以反映坡面汇流的非线性效应,对于流域坡面汇流的分布式模拟更具有实际意义;针对目前低影响开发设施长时间序列大空间尺度的室外降雨径流监测资料普遍较为缺乏的现状,给出了后期应积极选择合适的技术以加强低影响开发性能监测工作的建议。 相似文献
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针对喀斯特流域地形、地貌对枯季径流的调蓄作用,选用乌江流域思南站以上19个水文站点枯季流量资料进行枯季径流衰减规律分析。根据枯季径流衰减曲线的拟合将枯季径流分为快速裂隙流和慢速裂隙流两段退水过程,并计算相应的衰减系数。通过对衰减系数与流域地表形态特征的单因素和多因素回归分析,确定影响衰减系数的主要影响因子为高程特征值和地形指数特征值,并建立两者与衰减系数的二元非线性回归方程（a1=0.781-0.266.ln（x）＋0.633.ln（y）,a2=0.061-0.016.ln（x）＋0.044.ln（y））,其置信区间都大于99%,说明曲线整体拟合显著,为枯期径流衰减系数区域化分析及无/缺资料流域的水文模拟提供基础。 相似文献
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建立了适用于栅格单元系统的基于运动波理论的降尺度新安江模型(KWXAJ)。在栅格单元中采用新安江模型计算产流,运动波模型进行坡面汇流演算。模型中,为考虑上游坡地单元入流的径流入渗(run-on)效应,在进行坡地产流计算时,降雨及上游坡面流及壤中出流被同时作为来水输入新安江模型。在运动波模型中,糙率系数依据土地利用方式及洪水量级确定。选取淮河史灌河流域黄泥庄以上集水区域,作为研究区域。用流域历史上的13次洪水过程来率定和验证此模型。研究表明,run-on机制对流域产汇流预测有重要影响,其显著影响流域内土壤蓄水量时空分布,进而改变产汇流机制。数据分析还显示,不考虑run-on机制将导致模拟洪峰滞后。 相似文献
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根据流域降雨径流的主要过程,考虑流域气象及下垫面要素的空间异质性,建立了具有物理基础的分布式降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性分栅格单元为坡面单元和河网单元。在坡面单元上主要计算降雨、下渗、坡面流、壤中流等水文过程,而河网单元则主要计算河道汇流过程。模型利用空间权重插值方法将雨量站点的降雨量插值到各个计算单元,采用运动波方程来计算坡面流,将壤中流概化为垂向流和侧向流,分别用Green-Ampt公式和运动波方程来模拟,河道汇流也采用运动波方程。模型结构简单、参数的物理意义明确,大多数参数可利用DEM、土壤类型图、植被类型图直接获取,少数敏感参数通过率定确定。模型在浙江省甬江上游黄土岭流域和皎口流域进行了应用和检验,其结果令人满意。 相似文献
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为解决城市尺度雨洪模拟过程中常见的地块区域地形及管网资料不足、道路区域行洪与积水严重以及现有雨洪模型计算精度差或计算效率低等问题,提出基于地块概化模拟和路网精细模拟理念的城市雨洪过程分区自适应模型。对于资料不足的地块划分子汇水区单元,采用水文学概化方法计算产汇流过程;对道路区域划分精细网格,采用二维水动力学方法模拟水流运动过程;两者均与管网模型耦合连接,共同驱动管网模型进行汇流计算。以西咸新区沣西新城核心示范区为研究对象,搭建研究区域分区模型,对比分析整体区域均采用精细网格的全分布模型和整体划分子汇水区的半分布模型的模拟结果。结果表明：(1)分区模型综合考虑了地块管网排水与道路径流过程,可模拟出道路低洼区域在地表产汇流和管网溢流综合作用下的致涝过程,整体径流路径符合实际降雨水流运动规律;(2)相较半分布模型,分区模型在道路区域采用精细网格进行计算,可较好模拟道路区域的积水过程;(3)相较全分布模型,分区模型显著减少了计算量,在不同设计降雨下减少了28.2%～73.5%的计算耗时。该耦合模型有效地克服了数据条件和计算能力的限制,可为城市洪涝模拟提供一种新的耦合模拟思路。 相似文献
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以野外砂壤土30m×30m空间的实测土壤参数试验为基础,通过对实测数据的统计分析得到饱和水力传导度KS及容水度C遵从正态分布,而孔隙大小分布参数α遵从对数正态分布。应用变差函数对参数KS和α的空间结构进行分析得到两参数的空间结构可用球状变差函数模型进行描述。根据Kriging最优估值理论,分别对两参数空间的值进行了估计,结果表明本研究的野外实测试验点的数目减少26%即可满足精度要求,同时与克立格方法相比采用协克立格方法对参数lnα进行估计,其估计方差平均减少6.87%。 相似文献
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等深流与重力流在深水环境中较为常见,两者在地质历史时期中可存在相互作用进而形成交互作用沉积。结合近20年研究成果,对深水等深流与重力流交互作用的沉积类型、鉴别标志、形成机理及地质意义进行了总结。1）等深流与重力流交互作用沉积可分为等深流与重力流沉积互层、等深流改造重力流及等深流与重力流同时作用沉积。2）等深流沉积和重力流沉积的有效鉴别是等深流与重力流沉积互层沉积研究的前提。3）等深流改造重力流沉积发育重力流和牵引流沉积构造,双向交错层理最为典型;常具顺斜坡向下及大致平行斜坡的两个水流方向;概率累积曲线呈1~3段式等特征。4）等深流与重力流同时作用沉积主要发育单向迁移水道、不对称的水道—堤岸体系及偏转型朵叶。5）交互作用形成过程主要受等深流与重力流相对能量大小的影响。当重力流活跃时,发育重力流沉积,在重力流末期及间歇期,等深流沉积发育,进而形成重力流与等深流沉积互层。等深流能量较强时,可改造重力流沉积,形成等深流改造重力流沉积。高能等深流在重力流能量较弱时,可对重力流沉积物进行横向搬运,形成迁移水道、不对称水道—堤岸体系及偏转型朵叶。6）主要问题及下一步的主攻方向主要包括四个方面:①重视综合研究,增加实例分析;②完善鉴别标志,推广研究成果;③多方法、多尺度、多条件、多维度综合探讨交互作用沉积过程及主控因素;④加强油气勘探潜力、古环境演化及地质灾害预防等方面的研究。 相似文献
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深水单向迁移水道-堤岸沉积体系特征及形成过程 总被引：3，自引：0，他引：3
南海珠江口盆地白云深水区及西非下刚果盆地发育一种深水单向迁移水道-堤岸沉积体系,主要包括轴部沉积、侧积体沉积、滑塌/块状搬运复合体沉积、堤岸沉积,另见阶地。该沉积体系水道整体具有单向迁移特征,为重力流和等深流共同作用而成,水道迁移方向与等深流运动方向大致相同。其影响因素包括重力流及等深流相对能量的大小、物源、海平面升降、气候、地形、科氏力及陆架宽度等。阶地成因可分为3种,即重力流侵蚀侧积体成因、沉积失衡滑塌或断层作用成因和重力流在水道内部的差异侵蚀成因。对该沉积体系的研究不仅能加深深水沉积的认识,还可为油气进一步勘探服务。 相似文献
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Previous theoretical studies have found that the concentration variations within a certain range have a prominent effect on inter-mineral equilibrium isotope fractionation (103lnα). Based on the density functional theory, we investigated how the average Ca–O bond length and the reduced partition function ratios (103lnβ) and 103lnα of 44Ca/40Ca in forsterite (Fo) are affected by its Ca concentration. Our results show that Ca–O bond length in forsterite ranges from 2.327 to 2.267 Å with the Ca/(Ca + Mg) varying between a narrow range limited by an upper limit of 1/8 and a lower limit of 1/64. However, outside this narrow range, i.e., Ca/(Ca + Mg) is lower than 1/64 or higher than 1/8, Ca–O bond length becomes insensitive to Ca concentration and maintains to be a constant. Because the 103lnβ is negatively correlated with Ca–O bond length, the 103lnβ significantly increases with decreasing Ca/(Ca + Mg) when 1/64 < Ca/(Ca + Mg) < 2/16. As a consequence, the 103lnα between forsterite and other minerals also strongly depend on the Ca content in forsterite. Combining previous studies with our results, the heavier Ca isotopes enrichment sequence in minerals is: forsterite > orthopyroxene > clinopyroxene > calcite ≈ diopside > dolomite > aragonite. Olivine and pyroxenes are enriched in heavier Ca isotope compared to carbonates. The 103lnα between forsterite with a Ca/(Ca + Mg) of 1/64 and clinopyroxene (Ca/Mg = 1/1, i.e., diopside) is up to ~ 0.64‰ at 1200 K. The large 103lnαFo-diopside relative to the current analytical precision for Ca isotope measurements suggests that the dependence of 103lnαFo-diopside on temperature can be used as a thermometer, similar to the one based on the 103lnα of 44Ca/40Ca between orthopyroxene and diopside. These two Ca isotope thermometers both have a precision approximate to that of elemental thermometers and provide independent constraints on temperature.
相似文献15.
Determining the optimum cell size of digital elevation model for hydrologic application 总被引：1，自引：0，他引：1
Scale is one of the most important but unsolved issues in various scientific disciplines that deal with spatial data. The
arbitrary choice of grid cell size for contour interpolated digital elevation models (DEM) is one of the major sources of
uncertainty in the hydrologic modelling process. In this paper, an attempt was made to identify methods for determining an
optimum cell size for a contour interpolated DEM in prior to hydrologic modelling. Twenty-meter interval contour lines were
used to generate DEMs of five different resolutions, viz., 30, 45, 60, 75, and 90 m using TOPOGRID algorithm. The obtained DEMs were explored for their intrinsic quality using four
different methods, i.e., sink analysis, fractal dimension of derived stream network, entropy measurement and semivariogram
modelling. These methods were applied to determine the level artifacts (interpolation error) in DEM surface as well as derived
stream network, spatial information content and spatial variability respectively. The results indicated that a 90 m cell size
is sufficient to capture the terrain variability for subsequent hydrologic modelling in the study area. The significance of
this research work is that it provides methods which DEM users can apply to select an appropriate DEM cell size in prior to
detailed hydrologic modelling. 相似文献
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2003年夏季中国第二次北极科学考察期间,在北冰洋楚科奇海陆架、楚科奇海台、陆坡流区、门捷列夫海岭和加拿大海盆等不同区域进行了200 m以浅海水和部分观察站沉积物表层叶绿素a浓度的现场观测。结果表明,观测水体叶绿素α浓度变化范围为0.002～39.008 μg/dm3。表层浓度分布范围为0.037～4.644 μg/dm3,平均值为0.612 μg/dm3;高叶绿素α浓度出现在水深20～30 m的次表层水。叶绿素α浓度分布具有明显的区域性特征,水柱平均浓度的次序为楚科奇海陆架区>陆坡流区>楚科奇海台区>加拿大海盆区>门捷列夫海岭区。表层沉积物叶绿素α浓度从未能检出～3.978 μg/g(湿重),平均浓度为0.954 μg/g(湿重),表现为沉积物表层的浓度高于下层,陆架和陆坡流区的浓度高于海岭区以及海台和海盆区的分布特征。 相似文献
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Amending landslides inventories is immensely important to policy and decision makers alike. Sliding creates geometric shapes on the Earth’s surface. This study presents the utilization of LiDAR high-resolution digital elevation model (DEM) in the Alborz Mountains, Iran to refurbish the existing landslide inventory dataset by implementing the proposed algorithm. The method consists of the automated derivation of landslide geometry (length, width, and area) followed by classification of landslide types considering length, width and flow direction. This study has used the trapezoidal rule for numerical integration to develop the proposed algorithm. The landslides were then classified into four types (very long, long, very wide, and wide) based on slope, length, and width. This geometric classification of landslides is based on the geographical coordinates, slope angle (θ), length (L), and width (W), and further failure flow direction. A total of 95 landslides were updated from the existing inventory database. The proposed method was verified and evaluated by field observations; and 14 samples were tested to determine the relative error. The results demonstrated that the mean percentage relative error is 0.496% in length and width and 0.008% in area, related to the GIS analysis. The accuracy performance of determining the landslide’s type is 92%. The purposefulness of this algorithm is to increase the accuracy performance of landslides geometry analysis and automated measurements associated with the usual GIS platforms such as ArcGIS. 相似文献