面向南方丘陵區的流域匯流網路建模方法研究

《面向南方丘陵區的流域匯流網路建模方法研究》是依託南京師範大學，由劉軍志擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向南方丘陵區的流域匯流網路建模方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉軍志
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

南方丘陵區具有結構獨特且受人為影響強烈的流域匯流網路（以水稻梯田及其灌排水系統為典型代表），現有方法不能對該類匯流網路進行精細、合理的建模。本項目擬從空間離散化和空間單元間水流關係構建兩個主要環節著手，研究能體現南方丘陵區水流運動特點的流域匯流網路建模方法。針對該類匯流網路空間結構的特殊性，研究基於流域結構特徵的空間離散化方法，將流域劃分為空間位置明確且易於描述水流關係的空間單元；進而考慮水流運動受人為影響而表現出的條件依賴性，研究兼顧流向與水流運動條件的匯流關係表達與自動構建方法，實現面向南方丘陵區的流域匯流網路建模；最後通過將所構建的匯流網路用於分散式流域過程模擬，對所提方法進行驗證和評價。該研究可為南方丘陵區流域過程模擬提供高質量的匯流網路輸入，提高模擬結果的精度與可靠性，也可為其他類型流域的匯流網路建模提供新的思路，對地理建模與模擬方法的發展具有積極意義。

結題摘要

南方丘陵區具有結構獨特且受人為影響強烈的流域匯流網路（以水稻梯田及其灌排水系統為典型代表），現有方法不能對該類匯流網路進行精細、合理的建模。針對該問題，本項目從空間離散化和空間單元間水流關係構建兩個主要環節著手，構建能體現南方丘陵區水流運動特點的流域匯流網路建模方法。首先，根據該區域地物形狀多樣且不規則的特點，採用矢量數據模型，將流域離散化為空間位置明確且易於描述水流方向的地塊單元，其中水稻梯田、水塘和道路採用不規則多邊形作為離散化單元，林地、草地、河灘、建築用地採用規則的柵格單元作為離散化單元。然後，分析水田、水塘等特殊地物和灌溉排水等人為活動對水流運動路徑的影響機制，建立地塊單元間的流向關係，確定流向關係的思路為：先確定同種地物內部的流向，再根據水流運動的規則判定不同地物邊界處的流向，最後對以上兩步的結果中存在的迴路進行處理，使得每一個單元都可以流到河流或者流域外部。在此基礎上，選擇以地塊為模擬單元的全分散式流域模型SEIMS（Spatially Explicit Integrated Modeling System）作為建模平台，將分散式流域匯流網路用於匯流和非點源污染物遷移過程的計算；同時，在模型中表達水田、水塘的特殊地物和灌溉排水等人為活動對流域過程的影響，從而構建適合南方丘陵區的全分散式流域過程模型。最後，選擇太湖丘陵區中田舍小流域為研究區，利用所構建模型進行全分散式模擬。模擬結果表明，基於本項目所構建的匯流網路能合理模擬區域水文過程。