基流分割及基于改进TOPMODEL径流模拟

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1、河海大学硕士学位论文基流分割及基于改进TOPMODEL径流模拟姓名：文佩申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：陈喜20060301摘要基流是枯水期河川径流量的主要补给来源，维持河川基流量对河道生态环境保护至关重要，基流分割不仅对区域水资源规划、河流环境保护等具有重大意义，而且也是产汇流计算及水文模拟的重要研究内容之一。较为常用的传统基流分割方法包括滤波法(Filter)、流量过程分割方法(Part)、及基于地下水补给和排泄过程计算方法(Rora,Pulse)。水文模型对径流成份的划分也可以用来研究枯期径流及基流分割。在

2、众多水文模型中，TOPMODEL是一个以地形为基础的分布式水文模型，通过地形指数的空间统计分布来反映地形对流域水文过程的影响。该模型将流域径流划分为地表径流和基流两部分，基流中不仅包括稳定补给河流的地下水，而且还包括因土壤导水率不连续引起的上层滞水或暴雨期快速壤中流。为了区分地表径流、快速壤中流和地下径流(基流)三水源，本文参考Seanlon于2000年提出的TOPMODEL改进模型结构，将原TOPMODEL改进为三水源模型，以模拟降雨期快速壤中流和基流变化过程。本文对改进TOPMODEL模拟的基流过程进行分析，并与Part、F

3、ilter、Rora和Pulse四种传统基流分割方法划分的基流过程进行了比较和验证。本文选择位于珠江水系的东江流域中三个子流域(岳城、星丰和连平)进行研究。采用1982．1987年日降雨量、蒸发量和流量实测资料进行基流分割和模型计算，其中，1982．1985年为模型参数率定期，1986．1987年为模型验证期。并选择多场次洪过程进行模拟验证。星丰、岳城和连平三个子流域的日径流模拟和次洪径流过程与实测径流过程比较接近，改进TOPMODEL模型模拟降雨径流过程较为可靠。模型计算基流量占总基流量比例在星丰、岳城和连平三个子流域分别为7

4、0．5％、57．3％和52．6％，快速壤中流和基流量总和分别为82．9％、79．9％和86．1％。说明地势平缓、覆盖较厚砂壤土的星丰流域基流量所占比例较大，地形起伏较大、覆盖麻红壤与页赤红壤的岳城和页红壤与页黄壤的连平流域快速壤中流比例较大。与传统基流分割方法结果对比表明，传统方法分割基流量较大，Rora和Pulse分割基流量接近模型计算的壤中流和地下径流之和，Part和Filter、分割基流量介于模型计算的基流量和壤中流和地下径流总量之间。关键词；水文模型TOPMODEL地形指数径流模拟基流分割AbstractBaseflow

5、isaprimarysourceofstreamflowinthedroughtperiod．andthusisakeyfactorforriparianecologicalandenvironmentalprotection．Baseflowseparationisveryusefulforwaterresourcesplanningandisoneofimportantresearchfieldsinrainfall．runoffgenerationmechaniamandhydrologiealmedelingaswell

6、．Therearefourconventionalbaseflowseparationmethods，includingthedigitalfiltermethod(Filter)，streamflowpartitioningmethod(Part)andtheequationforestimatinggroundwaterrechargeanddischargeprocesses(ReinandPulse)．Watershedhydrologicalmodelsarealsoabletoinvestigatelowflowan

7、dbaseflowseparation．Amongthem．atopographybaseddistributedhydrologicalmedel，TOPMODEL，dividesthewholertlnofrintooverlandflowandbaseflow．Thebaseflowineludesnotonlygroundwater,whichreplenishesstreamflowgraduallyandcontinuously,butalsosubsurfaeestormflow,whichoccursduring

8、astormperiodoronaperchedwatertableabovearelativelypoorpermeablelayer．Forsimulatingtheprocessesofsubsurfacestormflowandbaseflowinthe