基于gls與ca的分布式水文模型研究

ID:32465273

大?。?92.76 KB

頁(yè)數(shù):6頁(yè)

時(shí)間:2019-02-06

基于gls與ca的分布式水文模型研究_第1頁(yè)
基于gls與ca的分布式水文模型研究_第2頁(yè)
基于gls與ca的分布式水文模型研究_第3頁(yè)
基于gls與ca的分布式水文模型研究_第4頁(yè)
基于gls與ca的分布式水文模型研究_第5頁(yè)
資源描述:

《基于gls與ca的分布式水文模型研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、■科磅與自主戧新基于GIS與CA的分布式水文模型研究湯富平,李滿春1秦奮:1南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院2河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院【摘要】從元胞狀態(tài)、轉(zhuǎn)換規(guī)則與時(shí)間步長(zhǎng)三個(gè)方面擴(kuò)展普通CA模型,構(gòu)建了基于CA的分布式水文模型,并實(shí)現(xiàn)模型與GIS的集成,模擬流域水文過程。以黃土高原岔巴溝流域?yàn)樵囼?yàn)區(qū),對(duì)模型的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。初步的試驗(yàn)結(jié)果表明:①?gòu)搅鬟^程具有明顯的非線性特征,CA可以有效地模擬這一過程;②模型參數(shù)少,減輕了參數(shù)率定的工作量,降低了模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的難度;③模型可以顯示徑流的時(shí)空變化過程,通過模型的循環(huán)運(yùn)算可以模擬

2、出較滿意結(jié)果?!娟P(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng);元胞自動(dòng)機(jī);分布式水文模型;黃土高原1、引言流域水文過程變化取決于流域的地形地貌、土壤、植被、氣象、氣候以及人類活動(dòng)等因素。由于流域下墊面的自然因素的空間分布的不均一性以及人類活動(dòng)的不確定性,因此這是一個(gè)復(fù)雜的非線性過程。分布式水文模型(DistributedHydrologicalModel)將流域劃分為很多個(gè)小單元,能模擬和預(yù)測(cè)流域水文現(xiàn)象的時(shí)空變化過程,是模擬水文過程的較為理想的模型。這多個(gè)小單元可以被理解成流域內(nèi)的元胞,元胞自動(dòng)機(jī)(CellularAutomata.CA)模型作為研究空

3、間復(fù)雜性現(xiàn)象的一個(gè)工具,應(yīng)用范圍非常廣泛,從物理、生物現(xiàn)象等的微觀模擬到地理、社會(huì)進(jìn)程等的宏觀模擬都有CA模型的身影。由于CA模型“自下而上”的研究思路、強(qiáng)大的復(fù)雜計(jì)算功能、固有的并行計(jì)算能力和鮮明的時(shí)空耦合特征使得它特別適合于地理空間系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬研究川。目前已在水蝕過程模擬、徑流模擬、水系自組織過程等方面有了一定的應(yīng)用【2—8】CA是構(gòu)建分布式水文模型是一種新的方法,將CA模型引入水文模型,模擬黃土高原區(qū)的產(chǎn)匯流過程是一種有益的嘗試。分布式水文模型中的小單元與CA模型具有高度的相似性,且分布式水文模型逐漸加入了GIS的強(qiáng)大功能

4、【9—11】,因此本文利用CA模型和GIS技術(shù)來構(gòu)建一個(gè)次降雨分布式水文模型。模擬計(jì)算流域水文過程。2、模型構(gòu)建在一般的CA模型中,元胞狀態(tài)的演化是由簡(jiǎn)單的布爾規(guī)則來定義的。然而在模擬流域產(chǎn)匯流的研究中,僅依靠簡(jiǎn)單的規(guī)則無法定量計(jì)算出產(chǎn)流量,因此必須將一般的CA模型進(jìn)行擴(kuò)展。本模型從元胞狀態(tài)、時(shí)間步長(zhǎng)與轉(zhuǎn)換規(guī)則三個(gè)方面對(duì)常規(guī)CA模型進(jìn)行了擴(kuò)展,定義如下CA模型:CA=【1)式中月為元胞空間,X為鄰域關(guān)系.S為元胞狀態(tài)集,戶為元胞系數(shù)集,7_為轉(zhuǎn)換規(guī)則。2.1元胞空問元胞空間表示覆蓋整個(gè)研究區(qū)域的規(guī)則網(wǎng)格空間。

5、組成網(wǎng)格空間的基本單位稱為元胞。元胞空問可以是一維、二維或多維的。是對(duì)實(shí)體空間進(jìn)行抽象并經(jīng)過映射轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠表達(dá)的元胞數(shù)組空間。為了處理方便,以及便于與GIS集成,本模型采用二維的四方網(wǎng)格作為元胞空間,在空間劃分上與規(guī)則格網(wǎng)DEM具有一致性。wⅥ哪噍m似mr。cGF規(guī)范s暇務(wù)·2008高校GIs論壇論文集2-2鄰域關(guān)系一個(gè)元胞的鄰域關(guān)系通常包含元胞本身,以及在幾何上或概念上與它“相鄰”的元胞集合。元胞的狀態(tài)不僅取決于本身的狀態(tài)值,也依賴于鄰域元胞的狀態(tài)值,如元胞的水深狀態(tài)是元胞自身的降雨量、下滲量、上游元胞水深與下游元胞水深等

6、狀態(tài)共同作用的結(jié)果。本模型定義與元胞相鄰的八個(gè)元胞為鄰域元胞集合,即Moore鄰域(圖1)。(i_ij一1)(i·1,j)(i-1,j+1)(蚺1)網(wǎng)(i,j+1)龜?!?。o。;?!胧i+Ij·i)(i+1,j)(i..eIj+1)圖IMoore鄰域2.3元胞狀態(tài)集元胞狀態(tài)表示元胞所能選取的非空的屬性集合。在地理元胞自動(dòng)機(jī)中,相當(dāng)于地物的屬性,如元胞的土壤含水量。在模型的構(gòu)建中。元胞狀態(tài)變量應(yīng)以能夠模擬元胞所屬單元在產(chǎn)匯流過程中的基本特征為準(zhǔn)則,涉及到的元胞狀態(tài)較多,因此將元胞的狀態(tài)變量從常規(guī)變量擴(kuò)展為一維向量,稱這些一維向量中

7、的各分量為子狀態(tài)變量,各個(gè)子狀態(tài)變量分別用來描述水文過程中涉及的各個(gè)值的特征及其變化。該一維向量S就是元胞狀態(tài)集:S=S×踮X航×鼬×如I2)式中Sr為降雨量,S一為土壤含水量,SrD為產(chǎn)流量,S刪水深,S編為水流交換量。2.4元胞系數(shù)集元胞的狀態(tài)是隨著CA模型的每一次運(yùn)算而不斷變化的。但是元胞的有些屬性是恒定不變的,如高程等。為了區(qū)分這兩者,模型還引入了元胞系數(shù)的概復(fù)o\一嗵礎(chǔ)raJm念,與元胞狀態(tài)不同的是,元胞系數(shù)在元胞初始化后.系數(shù)值將不會(huì)被改變,但是會(huì)作用于轉(zhuǎn)換規(guī)則,影響元胞的每一次運(yùn)行,該模型有高程、坡度、流向等五個(gè)系數(shù)

8、,用一個(gè)系數(shù)集表示:P={如,只,,鼢,R一,凡)(3)式中尸a溈高程,島偽坡度。尸晰為流向.尸‰為糙率,尸&為元胞大小。2.5轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換規(guī)則是CA模型的核心。本研究將流域水文過程簡(jiǎn)化分解為產(chǎn)流與匯流兩個(gè)基本過程,對(duì)每一個(gè)基本過程建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁(yè),下載文檔查看全文

此文檔下載收益歸作者所有

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁(yè),下載文檔查看全文
溫馨提示:
1. 部分包含數(shù)學(xué)公式或PPT動(dòng)畫的文件,查看預(yù)覽時(shí)可能會(huì)顯示錯(cuò)亂或異常,文件下載后無此問題,請(qǐng)放心下載。
2. 本文檔由用戶上傳,版權(quán)歸屬用戶,天天文庫(kù)負(fù)責(zé)整理代發(fā)布。如果您對(duì)本文檔版權(quán)有爭(zhēng)議請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系客服。
3. 下載前請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔內(nèi)容,確認(rèn)文檔內(nèi)容符合您的需求后進(jìn)行下載,若出現(xiàn)內(nèi)容與標(biāo)題不符可向本站投訴處理。
4. 下載文檔時(shí)可能由于網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)等原因無法下載或下載錯(cuò)誤,付費(fèi)完成后未能成功下載的用戶請(qǐng)聯(lián)系客服處理。
关闭