基于格子玻尔兹曼法的TOPMODEL建模与应用

来源：农业机械学报杂志2015年第7期北京时间：

作者：宫兴龙,付 强,邢贞相,王 斌,李 衡,郭 佳

单位：东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,

摘要：依据Freeze和Harlan的水文模型蓝图思想改进TOPMODEL，在模型构建过程中利用格子玻尔兹曼法（LBM）建立汇流过程的数值模型，采用达西公式数值模型求解饱和区土壤水运动方程，运用LBM法五速模型求解非饱和区理查兹运动方程，进而构建基于栅格的分布式LBMGTOPMODEL。模型的产流方法融合了蓄满产流理论和超渗产流理论，考虑了土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，此模型在汇流过程中将地貌因素与水动力扩散相结合以描述坡面水流运动，解决了坡面水流的流量分配问题。以中汤流域为对象进行水文模拟应用研究，验证得到确定性系数在0.547~0.883之间，平均值为0.725，结果良好，说明模型较为可靠。

关键词：TOPMODEL模型 格子玻尔兹曼方法 数值模型

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51109036）、中国博士后科学基金资助项目（2013M541332）、黑龙江省博士后基金资助项目(LBH-Z12041)、黑龙江省水利厅科研开发基金资助项目（201318）和黑龙江省自然科学基金资助项目（E2015024）