收稿日期: ２０１８￣１１￣２０ 作者简介: 赵明明(１９８４ 年—) ꎬ 男ꎬ 工程师ꎮ
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水文水资源
水利规划与设计
２０１９ 年第 ５ 期
图 １ 区域下垫面数据
表 １ 不同子流域划分策略及面积阈值设定
面积阈值
子流域 面积阈值
子流域
划分个数 / ｈａ
０������ ０５２
Ｆ
达到土壤饱和水时土壤水下渗的百分比
４９
ＴＤ
未达到土壤饱和状态下的土壤缺水时间 / ｈ
１１
ＳＲｍａｘ
下渗到植被根系层的水量
０������ ００４
植被根系层水量未达到饱和
ＳＲ０
０������ ００８
状态时的根系水量初始值
ＣＨ
河道汇流的表面流速 / (ｍ / ｈ)
６３６
ＲＶ
流域在坡面的汇流流速 / (ｍ / ｈ)
表 ４ 同一参数下不同子流域划分数目下 各保障率下的流量模拟结果
子流域 实测流量
不同情景保障率流量设定 / ( ｍ３ / ｓ)
数目 / ( ｍ３ / ｓ) ９０％ ８０％ ６０％ ５０％ ３０％ ２０％
０
４������ ５２ ３������ ４５ ２������ ９８ １������ ８９ １������ ７５ １������ ５４ １������ １５
１ 研究方法及资料准备
１������ １ 研究方法 本文结合分布式水文模型 ＳＷＡＴ 模型和 ＴＯＰ￣
ｍｏｄｅｌ 模型来分析子流域划分数量对分布式水文模 型模拟精度的影响ꎬ 考虑到 ＳＷＡＴ 模型和 ＴＯＰｍｏｄ￣ ｅｌ 模型在国内应用成熟ꎬ 其原理方程较多ꎬ 本文不 作为重点介绍ꎬ 其模型原理可详见文献ꎮ 本文结合 两个分布式水文模型ꎬ 分别设定相同参数和不同参 数两种方案ꎬ 以确定性系数、 相关系数、 径流深相 对误差、 洪峰相对误差四个指标来分析子流域划分 数量下模型模拟的精度ꎮ １������ ２ 数据准备
子流域的划分是分布式水文模型建模的基础ꎬ 对分布式水文模拟精度具有较为明显的影响ꎮ 当 前ꎬ 关于子流域数量对分布式水文模型影响的研究 大都采用定性描述为主的方式ꎬ 而定量评价子流域 划分数量对分布式水文模型研究还不多见ꎬ 为此本 文结合 在 辽 宁 地 区 应 用 较 好 的 分 布 式 水 文 模 型 ＳＷＡＴ 模型[８] 和 ＴＯＰｍｏｄｅｌ 模型[９] ꎬ 重点探讨子流 域划分数量对分布式水文模型模拟精度的影响ꎮ 研 究结果对于辽宁地区洪水分布式高精度模拟具有重 要的参考价值ꎮ
２ 研究成果
２������ １ 区域概况 本文以辽宁北部某区域为研究实例ꎬ 该区域流
域面积为 ４５３������ ８ｋｍ２ ꎬ 属于典型中温带大陆性季风 气候ꎬ 区域多年平均降水量为 ７００ｍｍꎮ 不同子流域 划分策略及面积阈值的设定结果见表 １ꎮ ２������ ２ 模型参数设置
首先需要对模型进行参数设置ꎬ 结合两个模型 已有的参数敏感性分析成果ꎬ 分别对 ＳＷＡＴ 模型和 ＴＯＰｍｏｄｅｌ 模型进行了参数设置ꎬ 参数设置结果见 表 ２—３ꎮ
２０１９ 年第 ５ 期 ＤＯＩ: １０������ ３９６９ / ｊ������ ｉｓｓｎ������ １６７２￣２４６９������ ２０１９������ ０５������ ０１４
水利规划与设计
水文水资源
子流域划分数量对流域分布式水文模型 洪水模拟精度影响的定量评价
赵明明
( 辽宁省铁岭水文局ꎬ 辽宁 铁岭 １１２０００)
模型需要准备的数据为水文数据、 下垫面数 据ꎮ 水文数据为流域出口水文站实测数据ꎬ 本文选 择研究区域内 ２０００—２０１２ 年实测水文数据ꎬ 数据
包括流域内降雨观测站数据、 水文站实测流量数 据ꎮ 下垫面数据包含土壤类型、 土地利用类型及数 字高程 数 据ꎬ 其 中 土 壤 类 型 数 据 采 用 分 辨 率 为 １∶ １００００００的全国土壤类型矢量数据ꎬ 结合流域边 界获取区域的土壤类型数据ꎬ 如图 １( ｂ) 所示ꎻ 土 地利用数据选用空间分辨率为 ３０ｓ 的栅格数据ꎬ 结 合流域边界获取区域土地利用类型数据ꎬ 如图 １ ( ｃ) 所示ꎻ 数字高程数据采用空间分辨率为 ３０ｓ 的 栅格数据ꎬ 结合流域边界获取区域数字高程数据ꎬ 如图 １(ａ)所示ꎮ 气象数据主要为最高、 最低气温、 平均风速以及太阳辐射数据ꎮ
摘要: 文章以辽宁北部区域为研究实例ꎬ 探讨不同子流域划分数量对分布式水文模型模拟精度的影响ꎮ 结果表 明: 在同一组水文参数下ꎬ 子流域划分数量不同ꎬ 在不同水文参数组合下ꎬ 模型确定性系数随着子流域划分数量 的增多呈现先增后减的变幅ꎮ 流域面积阈值设定对分布式水文模型影响很大ꎬ 具有较强的阈值效应ꎮ 关键词: 分布式水文模型ꎻ 子流域划分数量ꎻ 模拟精度ꎻ 定量评价 中图分类号: ＴＶ１２２ 文献标识码: Ｂ 文章编号: １６７２￣２４６９(２０１９)０５￣００４８￣０３
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表 ３ ＳＷＡＴ 模型参数率定成果
参数名称 ＣＮ
ＯＶ＿ Ｎ ＳＵＲＬＡＧ ＳＬＯＰＥ
参数意义 ＳＣＳ 曲线产流参数 坡面汇流计算采用的表面糙率值 地表水产流系数 流域平均比降 / ％
ＥＳＣＯ
流域蒸散发系数
ＡＷＣ
植被根系可吸收的水量
ＧＷ＿ ＲＥＶＡＰ
浅层地下水产流系数
ＧＷ＿ ＡＬＰＨＡ
基流分割系数
划分个数
１４５
８５０
１１０
９５０
３０００
３５
２８５
１３９０
８５
１０５０
３５００
２５
３５０
１５６０
７３
１１５０
４５００
１５
４５０
１７５０
６２
１２５０
５０００
１０
６５０
２１５０
５９
１３５０
６０００
５
８５０
２５００
４８
１４５０
７５００
３
表 ２ ＴＯＰＭＯＤＥＬ 模型参数率定成果
参数名称
参数意义
率定值
Ｍ
土壤水的下渗速率
ＧＷＱＭＮ
流域地下水最低水位
率定值 ８０
０������ ００６ ２������ ８ １������ ２ ０������ ７８ ０������ １１ ０������ ３５ ０������ １３ １４５
２������ ３ 同一参数下不同子流域划分数目的模拟结果 分析
以 ＳＷＡＴ 模型为例ꎬ 为分析同一参数下不同子 流域划分数目对各保障率流量模拟影响ꎬ 结果见表 ４ 和图 ２ꎮ