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水 利 学 报

２０２３年 ８月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ８期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０８ － ０９３０ － １２

基于多源遥感数据的黄河数字流域模型改进

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薛 源 １，２，３ ，覃 超 １，２，３ ，吴保生 １，２，３ ，张 ! １，２，３ ，李 丹 ，傅旭东 １，２，３
（１．清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室，北京 １０００８４；
２．清华大学 水利部水圈科学重点实验室，北京 １０００８４；
３．清华大学 水利水电工程系，北京 １０００８４；
４．中国煤炭科工集团有限公司 煤炭科学研究总院有限公司 应急科学研究院，北京 １０００１３）

摘要：山区河流水系众多，往往因地势险要难以现场量测获得河流基础信息，是典型的缺资料地区。本文结合多
源遥感提取的 ６８个河流断面及 ３４个水文站实测断面，建立了黄河中游各级别河流的断面概化模型。融合传统线
状 ＤＥＭ水系及河流表面、概化断面构建河道边界形态。针对黄河数字流域模型，基于不同级别河流的河道边界
条件建立了断面判别模块，改进其汇流模型。以黄河一级支流皇甫川流域为例，以 ２０１０—２０１５年的资料率定模
型，以 ２０１６年汛期日径流及年内 ３场典型洪水过程验证模拟效果。结果表明，改进后的模型输入参数均可由遥
感观测获取，且日流量模拟的纳什效率系数高于 ０．８，流速及水深的模拟误差分别为 ７％、９％，全时期洪峰流量
的模拟误差平均为 １５％、峰现时间误差约 １．４ｈ，均较改进前明显提升。研究成果可为山区河流水文过程模拟及
河流地貌演化等研究提供重要的基础数据和技术参考。
关键词：山区河流；多源遥感；河流断面；黄河数字流域模型
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ２１１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０８９６
１ 研究背景

我国地形复杂，山区约占国土面积的 ８９％，发育着众多的山区河流。但山区河流往往因地势险
要，无法通过现场量测获得流量等基础资料，是典型的水文缺资料地区，制约了水资源调查、河流水
沙通量等重要研究的开展。为缓解这一现状，学者们多通过卫星遥感观测、经验估算或反演山区河流
的径流过程 ［１］ ，但所得数据往往针对单一断面或河段，丰度有限、精度较差，方法也难以推广 ［２ － ３］ 。
因此，利用水文模型能够模拟流域径流过程的优势，结合多源遥感数据大范围提取的河流关键参数，
模拟山区等缺资料地区河流的径流过程是当今的研究热点 ［４ － ５］ 。
分布式水文模型，能较充分考虑水沙运动的物理机制及下垫面的空间差异，反映了接近真实的水
文过程 ［６］ 。其中黄河数字流域模型（ＤｉｇｉｔａｌＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭｏｄｅｌ，ＤＹＲＩＭ），以多源遥感及地理
信息系统等技术模拟全流域的降雨－ 径流过程 ［７］ 。模型依托 ＤＥＭ数据，以流域分级理论为依据，将全
流域分为 ４个尺度：坡面－ 沟道单元、单一子流域、多个子流域的组合和全流域，通过基于坡面－ 沟道
单元的产流、汇流模型，在子流域、流区和全流域水系模拟水沙过程 ［７］ 。近年来，ＤＹＲＩＭ 被诸多学
者改进并应用，如李铁键、刘家宏等 ［８ － ９］ 利用 ＤＹＲＩＭ 模拟了黄河流域的径流过程，验证了 ＤＹＲＩＭ 模
拟不同下垫面条件、多种类型河流水沙过程可靠性；张昂等 ［１０］ 在考虑降雨、河宽等参数空间分布的基

收稿日期：２０２２ － １０ － ３１；网络首发日期：２０２３ － ０８ － ２２
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０８２２．１５０９．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学联合基金项目（Ｕ２２４３２１８，Ｕ２２４３２２２）；清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室课题（２０２３ －
ＫＹ － ０２ ，ｓｋｌｈｓｅ － ２０２３ － Ｂ － ０３）
作者简介：薛源（ １９９３ － ），博士，助理研究员，主要从事遥感水文学的研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｕｅｙｕａｎ＿ｔｈｕ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：覃超（１９８９ － ），博士，助理研究员，主要从事土壤侵蚀、河床演变的研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｇｌｑｉｎｃｈａｏ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ

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