基于gis的scs径流模型开发以西山小流域为例毕业设计(编辑修改稿)

基于gis的scs径流模型开发以西山小流域为例毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

和蒸发损失的土壤入渗。 初期损失 Ia 并不是固定的，表现在该地区的前期降雨量对此次降水损失的影响， SCS 模型的制作者从美国农业集水区的研究数据和经验将公式近似确定： SIa  （ 2） 但是这种近似的关系不是确定的，在不同情况下是可以改变的，比如在城市集中的地区大量的不透水的地面和透水地面组合会降低初期降水损失，或不透水地面是一个洼地那么就可以储蓄一部分降水，截取一部分径流就会增大初期降水损失。 如果不采用这种近似的经验公式，那么就要根据降水对该流域的个个下垫面建立新的 I 与 S 或者 I 与 CN 的关系。 S 可以 根据 CN 值（曲线数值）建立关系，计算公式为： 25425400  CNS （ 3） 从以上公式（ 1）（ 2）（ 3）可以看出，径流量的计算最关键的是 CN 值得确定。 CN 值的影响因素及确定方法 CN 值的影响因素 影响 SCS 模型总 CN 值（曲线数值）的因素主要是由流域下垫面的渗水情况决定的所以主要的因素有：土壤类型、土地利用状况、土壤湿润度以及该地区的前期降水清况。 CN 值的确定 （ 1）前期湿润情况的确定 考虑到前期土壤湿度对 降水产流流的影响，为此入了前期降水指数 API（ Antecedent Precipitation Index），即前五天的降雨总和。 然后从前期降水情况，将土壤的湿度条件（ Antecedent Moisture Condition ，简称 AMC）分为三级： AMC1 为干旱条件， AMC2 为正常， AMC3 为湿软。 具体的划分依据如下表 ： 表 1 前期土壤湿润度分类 AMC 前五天降雨总量 mm 生长期 休闲期 1 2 — — 3 一般情况下不同土地利用类型 CN 值库中的 CN 值为 AMC2 情况下的 CN 值，因此 CN值又称为 CN2 值，所以我们可以通过前期土壤湿润程度分别计算 AMC1 与 AMC3 情况下所对应的的 CN1 与 CN3的值。 CN CN3 的计算公式： 221 0 1 2 8 8 CNCNCN  (4) 223 0 0 5 7 CNCNCN  (5) 式中的 CN2 为正常条件下的 CN 值 （ 2）根据资料确定反推当地 CN 值 由于研究的流域区域的降水资料年限和区域产流的情况不同，所以应选取较长年限的降水资料切典型的区域进行研究，根据降雨量 I 与产流深 R 之间的关系计算出 S，将公式（ 2）带入公式（ 1），在根据公式（ 3） S 与 CN 之间的关系反推出 CN 值。 本文研究的 西山小流域所采用的 CN 值该地区中等湿度条件下的 CN 值。 具体参数如下表 2。 表 2 西山小流域中等湿度条件下不同土地利用类型和土壤类型下单 CN 值 A B C D 不透水面 100 100 100 100 菜园 32 57 72 79 茶园 32 57 72 79 道路 98 98 98 98 果园 32 57 72 79 旱地 70 76 82 86 荒草地 39 65 75 80 建筑用地 61 76 84 86 林地 30 55 70 77 裸地 42 70 80 85 水体 98 98 98 98 水田 69 73 77 83 桃园 32 57 72 79 幼林地 35 60 70 75 早园竹 36 62 71 75 竹园 32 58 70 76 GIS 技术在 SCS 模型中应用 在 SCS 模型使用的关键之处在于 CN 值的确定，由于 GIS 可以提供精准的下垫面数据，所以能大大的提高 CN 值反应下垫面情况的准确性，同样 GIS 与遥感数据、卫星影像等的结合应用，为流域模型的分段分块提供了数据依据。 综上，所以本文中所采用的的方法是利用Visual Basic 语言与 ESRI MapObjects 控件开发基于 GIS 的 SCS 模型的降雨径流计算系统。 3 研究区域及系统需求分析 研究区域与数据预处理 本文的研究区域为西山小流域地 区，该地区位于杭州市西南方向 20 公里左右的地区，流域面积 该区地处中北亚热带过渡区属于亚热带季风气候。 该地气候较为湿润，地区年均降水量在 1000～ 1500 毫米之间，年雨日在 120～ 150 天之间，且降雨量的时间变化率较大。 年暴雨主要集中在 7 月份。 空间数据预处理： 运用 ArcMap 对西山小流域地区的土地利用类型图和土壤图进行分析 :首先将西山小流域地区的土地利用类型图与土壤类型图进行叠置分析得到该地区的水文单元图，然后在水文单元图的属性表中新加入一列列名为 landuse（土里利用类型） 的字段并输入各个水温单元的土地利用类型、一列列名 CN 字段并输入各个水文单元的 CN值和一列列名为面积（ Area）的字段，之后运用字段计算器计算出各个水文单元的面积，最后按土地利用类型对图层进行分级。 西山小流域的土地利用类型如下图 1所示，土壤类型如下图 2所示。 图 1 西山小流域地区土地利用类型 图 2 西山小流域地区土壤类型图 需求分析与 GIS 二次开发技术应用 由于近些年来气候变化明显，降雨的时间分布变得不均匀。 为了了解 该地区土地利用变化条件下流域的降雨 径流关系及水文预报提供 理论依据和科学法，所以需要能够明确看出西山小流域地区的土地利用类型分级图和降雨径流数据信息。 现在存在当地从 1951 年到2020 年的降雨数据信息，由于降雨数据的时间跨度大且数据量较大，所以人工处理这些数据难度较大且容易出错。 鉴于以上的情况，为了能够快速处理数据并计算出相应的降雨径流数据所以需要设计一个基于 GIS 的二次开发系统。 系统的具体需求有以下几个方面： （ 1）载入西山小流域地区地图，河流分布图；（ 2）实现对地图的放大、缩小、移动等操作；（ 3）可以查询当地的 CN值；（ 4）可以实现与当地的降雨数据进行连接并实现 对降雨的查询以及对特定的一天或一段时间上的径流计算功能。 GIS 的二次开发主要能够分为如下两类：（ 1）宿主型二次开发指基于 GIS平台软件上进行应用系统开发。 （ 2）基于 GIS 组件的二次开发大多数 GIS 软件产商都提供商业化的 GIS组件。 由于单纯的二次开发很容易受到 GIS 工具提供者的限制较大，于是联合 GIS 软件工具与当今可视化开发语言的集成式二次开发是当下 GIS 二次开发的主流，它的优势在于既可以最大程度的利用 GIS 工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其它可视化开发语言具有的效率、方便等编程优点，集两者 的长处，不但能极大地提升应用系统的开发效率，而且应用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更友好的用户界面，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于维护、易于移植。 由于上述的优点我们本次西山小流域降雨径流计算系统的设计采用了 VB+MO 的 开发模式。 系统开发环境 软件环境：操作系统： windows 7，开发语言： Microsoft Visual Basic ，开发控件：MapObjects，数据库： Microsoft Office Access。 硬件环境： PC（ CPU： I53317 ；内存： 8G） 由于本次设计的系统复杂性并不。