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基于GIS技术的流域降雨径流模拟研究

作　者: 刘艳艳
导　师: 何锦峰
学　校: 重庆交通大学
专　业: 自然地理学
关键词: GIS技术流域数字高程模型水文响应单元降雨径流模拟
分类号: P426.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

降雨径流是由降雨形成的径流,沿地表或地下运动汇入河网并向流域出口断面汇集。降雨径流因受降水、地质、地形、地貌、土壤、植被和土地利用以及人类活动等多种条件的制约,所以形成过程十分复杂。长期以来,降雨径流研究一直是水文界研究的热点与焦点。降雨径流模型被越来越多的应用于防洪减灾、水资源可持续利用、水资源保护以及水生态系统修复等各领域中。同时,流域降雨径流模型也是分析研究气候变化和人类活动对洪水、水土流失、水资源和水环境影响的有效工具。岷江流域大地地形单元变化强烈,地貌形态极其复杂。生态环境脆弱,山地灾害多发,河流产沙量高,植被覆盖度高。作为生态安全的绿色屏障,对成都平原、四川盆地、长江流域乃至东部广大经济发达地区生态安全有着极为重要作用。本论文以岷江上游一个自然子流域作为研究案例区域,以数字高程模型和土地利用类型、土壤类型、年降雨量等数据为基础,主要使用ArcGIS9.3中空间分析工具的水文分析模块,获取基于DEM的岷江上游流域水系,通过集水面积阈值与河网密度、河源密度关系确定集水面积阈值,划分子流域并选取一子流域作为研究案例区,根据土地利用类型与土壤类型划分案例区水文响应单元,利用己有的物理数学模型结合年降雨量数据计算案例区年降雨径流量及径流系数,最后提出了研究成果和研究展望。本文主要研究结果如下:①基于流域产汇流理论,采用ArcGIS软件分析了流域水文信息,确定了集水面积阈值及水文响应单元,结果表明利用DEM直接提取流域水系及地形参数信息的方法可行;②结合GIS空间分析方法,对研究案例区降雨径流进行数值模拟,得到了研究案例区年降雨径流系数变化区间;③通过流域径流数值计算与GIS空间分析模拟结果进行对比,结果较一致。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究目的与意义  8-9
  1.2 研究综述  9-11
    1.2.1 降雨径流理论发展概述  9-10
    1.2.2 基于DEM 的流域水系提取研究  10-11
  1.3 研究内容  11-12
  1.4 研究方法和技术路线  12-14
第二章基于 DEM 的流域水文信息提取原理  14-21
  2.1 ArcGIS 水文分析工具的应用  14-19
    2.1.1 DEM 数据预处理  14
    2.1.2 水流方向分析  14-16
    2.1.3 计算汇流累积量  16-17
    2.1.4 计算水流长度  17-18
    2.1.5 提取河流网络  18
    2.1.6 流域分析  18-19
  2.2 集水面积阈值的讨论  19-21
    2.2.1 集水面积阈值对提取流域水系的影响  19
    2.2.3 集水面积阈值的确定  19-21
第三章研究区域概况与数据准备  21-30
  3.1 研究区域概况  21-24
  3.2 数据的收集与处理  24-30
    3.2.1 数据收集  24-29
    3.2.2 数据初步处理与信息提取方法  29-30
第四章研究区域水文信息分析  30-47
  4.1 DEM 数据预处理  30-35
  4.2 水流方向分析  35-38
  4.3 河网提取与分析  38-45
  4.4 流域划分  45-47
第五章案例区的确定  47-54
  5.1 水文响应单元的划分原理  47-49
  5.2 确定案例区水文响应单元  49-54
第六章案例区降雨径流模拟  54-66
  6.1 案例区水文地理参数的确定  54-57
  6.2 案例区降雨径流量计算  57-66
第七章结论与展望  66-67
  7.1 结论  66
  7.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
在学期间发表的论著及取得的科研成果  73

基于GIS技术的流域降雨径流模拟研究

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