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随着全国山洪灾害防治工作的稳步推进和山洪灾害分析评价项目已初步完成,分布式水文模型可以充分运用山洪灾害调查与分析评价的基础数据和成果,针对山洪灾害防治中暴露出的突出问题和薄弱环节,开展关键技术的攻关研究,从而满足山洪灾害防治的更高需求。本文结合半湿润半干旱地区的水文特性,基于微单元入渗模型对TOPMODEL模型进行改进,同时为满足分布式预警的需要,分别基于子流域汇流单元和分布式TIN(Triangulated Irregular Network)构建分布式汇流框架,通过结合分布式水文模型的特性,引入欧洲径流指数ERIC(European Runoff Index based on simulated Climatology)预警指标,在TIN分布式汇流框架的基础上提出TRIC(TIN based Runoff Index of Climatology simulator)分布式预警模型,从而实现中小流域的分布式预警,并在山西省洪安涧河流域进行推广应用。首先以TOPMODEL为原型,结合半湿润半干旱地区的水文、地质、气候特征,引入双超模型使用的微单元入渗模型对TOPMODEL进行改进。以洪峰流量误差、峰现时间误差和确定系数为目标采用SCE-UA算法进行参数率定,通过将参数率定结果与基于GREEN-AMPT入渗模型的TOPMODEL模型和TOPMODEL原型的参数率定结果进行对比,其中基于微单元入渗模型的TOPMODEL的模拟效果最好,洪峰流量合格率、峰现时间合格率、整体确定性系数分别60%,60%,0.26,说明TOPMODEL经改进后可在山西省使用。为分析改进后对模型各参数的敏感性影响,采用局部参数敏感度分析方法对改进后的非饱和区最大蓄水深度SZM等9个模型参数进行敏感性分析发现,非饱和区最大蓄水深度SZM、饱和土壤有效下渗率T0、根区最大缺水量Srmax、坡面汇流速率Chv的敏感度最高,可为分布式模型构建过程中的参数确定提供依据。然后在子流域尺度应用耦合微单元入渗模型的TOPMODEL模型。子流域汇流单元划分是基于高分辨率DEM选取合适的阈值进行的,每个子流域汇流单元应用耦合微单元入渗模型的TOPMODEL模型得到子流域出口的径流过程。借助根据河网拓扑关系建立的网状汇流架构,为了满足不同河流的河道演算要求,提高模型的适应能力,分别选用马斯京根法河道洪水演算模型、SWAI型河道流量模型、扩散波模型来建立河网汇流模型,对子流域逐单元计算直到出口断面,从而得到全流域的出口断面的水流过程。各汇流单元的部分模型参数取值根据参数敏感度分析结果确定,通过对各模型组合进行参数率定发现,SWAI模型组合的模拟效果最好,洪峰流量合格率、峰现时间合格率、整体确定性系数分别90%,90%,0.7,可作为本次河道演算采用的模型。接着为减少数据冗余提高计算效率采用TIN网格进行分布式模型构建。以TIN网格各节点对应的泰森多边形作为汇流单元,构建基于网格尺度的分布式汇流框架;各网格单元的产流通过耦合模型计算,网格间的汇流计算通过引入过境水流的概念进行描述;TIN单元的模型参数取值方式分为三种,从全流域取值,从子流域取值,从网格单元属性取值。通过将21场洪水带入基于TIN汇流框架的耦合模型进行验证得到整体确定性系数为0.5,洪峰流量合格率为76.19%,峰现时间合格率为80.95%,模拟结果整体较为理想,满足山洪预警的要求。最后通过研究国内外常用的分布式预警方法,提出TRIC分布式预警方法。在基于TIN汇流框架的耦合模型的基础上引入ERIC预警指标,并提出TRIC预警模型和预警指标;选用1970年至2016年的11场较大洪水资料来确定TRIC分布式预警指标,得到洪安涧河流域不同累计时段分布式预警指标分布;最后带入2013年的一场洪水进行预警计算,输出结果包括每个网格各时段的过境水深并通过TRIC分布式预警指标判断各单元是否预警。该方法在山西省洪安涧河流域进行初步应用效果较好,对提升该流域的山洪预警能力具有重要意义。