摘要
水文预报一直以来都是水文学中重要的研究方向,是科学的调配水资源,防治洪涝灾害,保护生态环境的重要前提和基础。然而由于经济发展和地理条件的限制,对于我国众多中小流域而言,其雨量站点布置呈现疏密不均的特点,水文站点布设数目少,且管理制度不完善,导致水文资料特别是径流资料缺乏或序列年较短,现有的水文资料不足以用来建立有实际工作意义的水文预报模型,因此,通过新的技术与方法,解决无资料中小流域水文预报的难题是迫切的。本文以重庆市中小流域为研究对象,采用卫星降水数据结合地面站点实测数据融合的方法,拟提高水文模拟中降水数据的精确性;其次为解决目标流域径流资料短缺的问题,论文采用属性相似法进行流域间参数移植,为提高流域间参数移植后的水文模拟效果,从而提高无资料地区水文预报的精度,论文拟通过研究识别流域相似的最佳属性指标组合来实现对最佳相似流域的判别。论文主要研究内容及取得成果如下:(1)为解决水文预报中雨量站点空间分布不均、降水数据精度不足的问题,论文引入GPM_IMERG遥感降水数据作为卫星降水数据来源,采用平均偏差法、线性回归法、地理加权回归法等降水数据融合方法,将GPM_IMERG遥感降水数据与地面站点实测降水数据融合,实现地面站点降水数据对卫星降水数据的校正处理。采用留一验证法,通过相关系数CC、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE对融合降水数据进行地面验证对比分析,研究结果表明:1)GPM_IMERG卫星降水数据与地面站点实测降水数据间具有一定相关性,在缺乏实测降水数据时,可使用GPM_IMERG卫星降水数据代替地面实测降水数据。2)经过融合校正后的降水数据与地面实测数据间,在相关性以及日平均降水量分布上都较GPM_IMERG卫星降水数据有了较大程度的提高,说明融合方法对卫星降水数据具有不错的校正效果,其中尤为地理加权回归法改善效果最佳,为无资料地区水文预报研究提供了可靠的数据来源。(2)利用各降水数据作为SWAT模型的输入数据模拟径流,通过模拟径流过程的对比,分析各降水数据在水文预报中的应用效果,同时对降水融合数据的校正效果进行间接补充验证。研究结果表明:1)不同降水数据驱动SWAT模型得到的日径流过程线与实测径流过程间吻合度较好,表明SWAT模型对重庆市中小流域具有较强的适用性,可以作为水文预报研究的模型基础。2)基于GPM_IMERG卫星降水数据驱动SWAT模型的模拟日径流与实测径流间模拟精度评价指标在可接受范围内。3)通过不同融合降水的模拟径流精度指标对比,整体而言地理加权回归法融合降水数据的径流模拟精度最高,整体都达到了良好水平,对研究区域水文预报研究有很好的应用价值。(3)为解决水文预报中径流资料缺乏的问题,论文采用属性相似法进行流域间参数移植,通过流域属性排列组合的方式研究识别流域相似的最佳属性指标组合,提高相似流域识别精度,从而提高无资料流域水文预报精度。研究结果表明:地形特征/土地利用在研究区域内相似流域识别上效果最好,对判别流域相似具有决定性作用,今后采用参数区域法研究重庆市无资料中小流域水文预报,在判断流域相似时应该优先考虑这两类特征指标。