基于GIS的坡面水文—侵蚀预报模型初步研究

作     者：丁晓斌 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑粉莉

授予年度：2009年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：GPS测量 浅沟侵蚀临界模型 水文模型 侵蚀模型 ArcObjects组件 坡面水文—侵蚀预报模型 

摘      要：坡面水文—侵蚀预报模型研究可以为坡面水土保持措施评价提供重要技术支持。本文通过对坡面产流汇流和侵蚀过程的分析,构建了坡面水文—侵蚀预报模型,设计了水文模型和侵蚀模型的因子算法;利用组件式开发技术,在Visual Studio2005开发平台下,利用ArcObjects组件开发了坡面水文—侵蚀预报模型的计算机模型,并利用实测数据对模型进行验证。主要研究结论如下: 1.利用子午岭地区高精度GPS实测数据,对Arcgis提供的地统计分析模块中的算法进行了比较,发现径向基函数法插值误差较小,生成的DEM表面光滑,效果较好。基于此,本研究利用径向基函数法进行插值生成坡面DEM。 2.利用生成的DEM经过地形分析和水文分析,对国内外浅沟侵蚀临界模型进行了验证,现有浅沟侵蚀临界模型不适用于对研究院区浅沟侵蚀的判定。基于高精度GPS实测数据,建立了子午岭地区的坡面浅沟侵蚀临界模型;模型验证结果表明,所建议的临界模型预测的坡面浅沟侵蚀分布区与实际非常吻合,其精度95%。 3.设计了水文模型和侵蚀模型各因子的算法,水文模型可模拟各个时段坡面每个网格单元的流速和流量,侵蚀模型可模拟各个时段坡面每个网格的侵蚀量,并可模拟坡面浅沟侵蚀发生区。 4.根据系统设计原则和用户需求分析,完成了坡面水文—侵蚀预报模型的功能和结构设计。并采用Visual Studio 2005结合ArcObjects组件进行二次开发,建立了坡面水文—侵蚀预报计算机模型。 5.基于坡面水文—侵蚀预报计算机模型,模拟计算每个网格单元各时段的流量,结合细沟发生的临界流量公式,模拟不同时段降雨过程中坡面细沟侵蚀分布区;侵蚀模型可模拟坡面浅沟侵蚀发生区,并对次降雨的侵蚀量进行计算。利用实测资料对模型进行了验证,结果表明模型对中度侵蚀以上降雨事件的径流量和侵蚀量均可满足要求。