1. 研究目的与意义
研究目的:基于arc gis软件平台, 基于1:5万地形图,采用空间内插法生成沂源县的dem。
其在arc gis软件的水文模块环境下,经过数据预处理、流向分析、汇流分析和流域识别等过程,最终自动提取小流域。
在提取河网过程中,需要指定定义河流起源的阈值,阈值设定是对定义河流起源的阈值,阈值数字越小,生成的河网越详细。
2. 国内外研究现状分析
在山区小流域划分方面,2000年,周怀君等在航片判读和实地调查的基础上,依据河北省太行山区各种资源平均水平,利用线性规划数学模型,将浆水镇51条符合建立高效林果生态经济系统的小流域划分为9种类型,并提出了与其相应的林种和树种布局,使山区小流域综合治理、建立高效益的山地林果生态经济系统工程从以经验为基础的定性描述的阶段,发展到整体化、模式化、定量化的分析阶段;而平坦地区划分小流域时,与山区的小流域划分存在差异,2007年,陈加兵等对这一方面进行了研究,利用基于1:10万的地形图建立空间拓扑关系,在arc/info 软件的水文模块环境下,自动提取小流域,研究结果表明:山区的流域界线基本与分水岭吻合,但在平坦地区流域界线需要人工进一步修正;随后,2009年,林杰等以苏南丘陵山区淳化流域为研究区,基于dem和水文分析模块hec-geohms进行流域特征的分析,生成数字小流域,分析后得到了与陈加兵相似的结论,并证明了基于dem和水文分析模块hec-geohms的流域自动提取是切实可行的;但不同的地形地貌对于山区小流域的划分有不同的影响,2015年,林庆和王奎在arc gis水文分析环境下分别对重庆市的忠县和安澜镇进行小流域划分研究,各自得到不同的结果,林庆等以忠县1:5万dem作为基础数据,对山区县域进行小流域的划分,经过反复验证,汇流累积量阀值为1000时,忠县的流域的流域划分为237个小流域,划分结果最为合理,而王奎等采用大比例尺地形图建立数字高程模型,当集水栅格阈值为15000时提取的河网与实际河网最接近;在小流域划分方法的改进与创新方面,国内学者也做出了突出的贡献,2011年,雷晓辉等通过对汉江流域的研究,深入分析了现有子流域划分方法的不足,对河段编码、子流域划分算法进行了改进,实现了对狭长子流域的自动加密,使子流域面积更加均匀,解决狭长子流域及水库与水文站控制的子流域划分的问题;2014年,王立等阿什河为例,运用swat 模型和河网密度相结合的方法合理计算集水面积阈值,通过最佳阈值的设定准确提取数字河网,实现了低等级河流数字河网的快速提取,有效地推进了小流域水文、水资源及水环境等相关领域的研究工作。
国外学者在运用数字流域对小流域划分方面的研究较为深入,数字流域是以数字水系为基础划分的区域,其核心是流域模型。
数字流域模型是流域水系的数字化提取和数字化表达,主要是通过dem计算得到d8流向文件,然后根据流向分析得到流域的河网、边界以及子流域的划分情况。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:以山东省沂源县为研究区域,采用1:5万地形图采用空间内插法生成沂源县的dem。
基于arc gis水文分析模块对沂源县进行小流域的划分,通过dem填洼预处理、流水方向确定、汇流累积量计算、河网获取以及水系划分等五个过程,设定不同的汇流累积量阀值,提取与实际河网最为相似的水系。
从而得出最佳阈值的小流域划分结果。
4. 研究创新点
1.研究区位于山东省沂源县,该地区属于纯山区,山高坡陡,植被稀少,土壤含沙量高水土流失和面源污染严重,小流域划分方面的研究较少;2.本研究基于1:5万地形图,基于Arc GIS水文分析模块对沂源县进行小流域的划分,探索不同阈值设定对小流域划分差异的影响,得出最佳阈值的一般规律,对沂源县的小流域划分对沂源县的水土保持有重要意义。
