水沙物理模型CASC2D-SED的DEM尺度效应发生机制

• 作者: 张传才 张喜旺 王航 秦奋 肖培青
• 来源期刊: 水文
• 学科: 地球科学
• 关键词: 分布式 水文 土壤侵蚀 DEM 泥沙
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 理论研究
• 页码范围: 15-24
• 页数: 10页
• 分类号: P339
• 字数: 7981字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-0852.2018.02.003

摘要

DEM分辨率对分布式水沙过程模拟具有重要影响,然而,产生影响的内部机制尚不明确.改进水沙物理模型CASC2D-SED的结构,将坡度由DEM在模型内部直接提取改为由模块单独计算,并将坡度设计为模型的独立输入参数,通过单独改变坡度参数来研究坡度对水沙模拟DEM尺度效应的影响.基于改进的CASC2D-SED模型,以内蒙古准格尔旗沙圪堵镇附近的一个小流域为研究对象,以无人机航测的1m分辨率DEM数据、野外实测与室内实验获得的土壤特性数据、土地利用数据和降雨数据为基础,采用3种水沙模拟方案进行多象元尺度的水沙过程模拟,进而探索水沙过程模拟的DEM尺度效应及发生机制.研究表明:(1)在4～20m GRID分辨率区间模拟的径流量位于323.18m3和411.43m3之间,波动不大;(2) 2～20m GRID分辨率区间内,模拟的侵蚀流量在3.43m3和65.61m3间变化,波动很大;(3)坡度和径流路径是水文过程模拟DEM尺度效应的两个对立影响因子,是水文过程模拟DEM尺度效应不明显的主要原因;(4)DEM尺度效应对侵蚀输沙具有重要影响,地形坡度是侵蚀输沙DEM尺度效应的主要控制因子;(5)地形坡度随DEM分辨率降低而发生的空间上的波动变化是侵蚀输沙量随DEM分辨率降低而波动变化的原因.