第八讲-水文分析幻灯片课件
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《水文分析》PPT课件
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12
洼地计算
洼地区域是水流方向不合理的地方，可以 通过水流方向来判断哪些地方是洼地，然后对 洼地填充。但是，并不是所有的洼地区域都是 由于数据的误差造成的，有很多洼地是地表形 态的真实反映。因此，在进行洼地填充之前， 必须计算洼地深度，判断哪些地区是由于数据 误差造成的洼地而哪些地区又是真实的地表形 态，然后在洼地填充的过程中，设置合理的填 充阈值。
精选ppt
13
1、洼地提取
洼地计算对话框
2、洼地深度计算 需要先计算洼地贡献区域
精选ppt
14
洼地贡献区域计算对话窗口（watershed）
精选ppt
15
计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程
分区统计对话框
精选ppt
16
计算每个洼地贡献区域出口的最低高程（洼地 出水口高程）
洼地贡献区域边缘最低高程计算对话框
精选ppt
29
1、河网的生成
①生成汇流累积量图 ②设定阈值 ③栅格河网的形成 ④栅格河网的矢量化
栅格河网转换成矢量河网对话框
精选ppt
30
提取河流网络
Value = No Data
11
122
2
222
22
StreamToFeature
NET_GRID
streamnet = con
(flowacc > 100, 1)
精选ppt
23
3.3 水流长度
水流长度通常是指在地面上一点沿水流方向到其流 向起点（或终点）间的最大地面距离在水平面上的投 影长度。水流长度直接影响地面径流的速度，从而影 响对地面土壤的侵蚀力。因此，水流长度的提取和分 析在水土保持工作中有很重要的意义。目前，在 ArcGIS中水流长度的提取方式主要有两种：顺流计算 和溯流计算。顺流计算是计算地面上每一点沿水流方 向到该点所在流域出水口的最大地面距离的水平投影； 溯流计算是计算地面上每一点沿水流方向到其流向起 点的最大地面距离的水平投影。
水文地质学基础_1第八讲2004
补给的研究包括：补给来源、影响因素与补给量 地下水的补给来源有：
天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等 人类活动有关的：灌溉水入渗、水库或渠道渗漏、生产生 活排水及人工回灌
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
入渗机制？影响因素？补给量的确定？
1、大气降水入渗机制
包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结构 和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用。
气候因素（P，E）；降水总量；降
水强度；降水频率；降水延续时间。 总量大，强度适中，间隔短，适中时 间长的绵绵细雨最有利。温度适中， 温差较小，相对湿度大，蒸发强度小。
地形: 高或低，陡或缓
地质: 渗透性愈大则愈有利于入渗 地下水位埋深： 其他：
P Rs
S qG
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
3、将达西仪平放、斜放，其结果是否相同？ 相同；渗透系数（K）只与岩石性质及流体物理性质有关
观测室
第七章 第一节 二、地表水对地下水的补给
地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给 来源。
河流补给: 因地而异（空间上），不同部分，岩性等； 因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系。
比较长年性河流与季节性河流对地下水的补给的异同 点；
河流补给的主要影响因素有哪些？ 如何确定河水对地下水的补给量？ 地表水补给地下水的必要条件有哪些： （1）有水力联系 （2）地表水水位高于地下水水位
Fundamentals of Hydrogeoloy
第八讲
水文学及水资源工程专业
第七章 地下水的补给与排泄
Recharge & Discharge of G.W.
地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环
天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等 人类活动有关的：灌溉水入渗、水库或渠道渗漏、生产生 活排水及人工回灌
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
入渗机制？影响因素？补给量的确定？
1、大气降水入渗机制
包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结构 和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用。
气候因素（P，E）；降水总量；降
水强度；降水频率；降水延续时间。 总量大，强度适中，间隔短，适中时 间长的绵绵细雨最有利。温度适中， 温差较小，相对湿度大，蒸发强度小。
地形: 高或低，陡或缓
地质: 渗透性愈大则愈有利于入渗 地下水位埋深： 其他：
P Rs
S qG
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
3、将达西仪平放、斜放，其结果是否相同？ 相同；渗透系数（K）只与岩石性质及流体物理性质有关
观测室
第七章 第一节 二、地表水对地下水的补给
地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给 来源。
河流补给: 因地而异（空间上），不同部分，岩性等； 因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系。
比较长年性河流与季节性河流对地下水的补给的异同 点；
河流补给的主要影响因素有哪些？ 如何确定河水对地下水的补给量？ 地表水补给地下水的必要条件有哪些： （1）有水力联系 （2）地表水水位高于地下水水位
Fundamentals of Hydrogeoloy
第八讲
水文学及水资源工程专业
第七章 地下水的补给与排泄
Recharge & Discharge of G.W.
地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环
河流的水文和水系特征PPT课件
第26页/共30页
简答开发该水电基地的有利自然条件？
水能丰富； 峡谷多，利于梯级开发； 淹没面积小人口少，经济活动少，淹没损失小
第27页/共30页
图中等高距为1000米.读图完成下列要求(04全国Ⅱ) 1、简述M河的水文特 征。 (8分) M河的水文特征是： 水量丰富，落差大， 多峡谷，水能丰富。
水位 河
流 水
结冰期
文
特 含沙量 征
主要补给水源的季节变化 最低月均温 凌汛：有结冰期；河流流向 土壤；植被；流速
流 速 落差
水 能 落差；流量
第6页/共30页
图一是某流域局部地形图，图二是该地区土地利 用状况图，图三是该地区的月平均气温变化曲线 和降水量柱状图。读图分析A支流的水文特征。
第7页/共30页
第12页/共30页
河流水系特征分析方法
主
流域面积
要
受
河 流程（长短）
地
流
水 流向 系
形 和
特
地
征 河网（支流多少）
势
的
河道（宽窄、直弯、深浅）
影
响
第13页/共30页
(2010天津12题)1、图 中右江流向为 ， 判断的依据是 。 （6分）
第14页/共30页
(2010天津12题)1、图 中右江流向为 ， 判断的依据是 。 （6分）
45.6 64.0 76.6 63.0
第19页/共30页
乙
气温（℃）
降水（mm）
－12.4 3.3 19.1 6.5
90.0 75.5 118.5 96.0
（2011北京文综）36（2）简述本区域河流的主 要补给类型及其季节特征。（8分）
0 100 200 km
简答开发该水电基地的有利自然条件？
水能丰富； 峡谷多，利于梯级开发； 淹没面积小人口少，经济活动少，淹没损失小
第27页/共30页
图中等高距为1000米.读图完成下列要求(04全国Ⅱ) 1、简述M河的水文特 征。 (8分) M河的水文特征是： 水量丰富，落差大， 多峡谷，水能丰富。
水位 河
流 水
结冰期
文
特 含沙量 征
主要补给水源的季节变化 最低月均温 凌汛：有结冰期；河流流向 土壤；植被；流速
流 速 落差
水 能 落差；流量
第6页/共30页
图一是某流域局部地形图，图二是该地区土地利 用状况图，图三是该地区的月平均气温变化曲线 和降水量柱状图。读图分析A支流的水文特征。
第7页/共30页
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河流水系特征分析方法
主
流域面积
要
受
河 流程（长短）
地
流
水 流向 系
形 和
特
地
征 河网（支流多少）
势
的
河道（宽窄、直弯、深浅）
影
响
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(2010天津12题)1、图 中右江流向为 ， 判断的依据是 。 （6分）
第14页/共30页
(2010天津12题)1、图 中右江流向为 ， 判断的依据是 。 （6分）
45.6 64.0 76.6 63.0
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乙
气温（℃）
降水（mm）
－12.4 3.3 19.1 6.5
90.0 75.5 118.5 96.0
（2011北京文综）36（2）简述本区域河流的主 要补给类型及其季节特征。（8分）
0 100 200 km
《水文分析》课件
总结
1 水文分析的意义
2 发展趋势及未来展望
水文分析可以为社会经济发展、水资源管 理和环境保护等方面提供科学依据和技术 支持。
水文分析技术将不断发展和更新，以满足 社会和人民对水资源利用和管理的需求。
应用与发展
水文分析在水文灾 害中的应用
通过对水文数据的分析和模 拟，预测水文灾害发生的可 能性和危害程度，以便采取 相应措施。
水文分析在水资源 管理中的应用
通过对水资源的评价和水量 变化的监测，制定有效的水 资源管理措施，满足社会和 经济发展需要。
水文分析在城市规 划中的应用
利用水文分析的方法，合理 规划城市的水利设施和建设 用地，为城市的可持续发展 提供技术支持。
数据存储和管理
选择合适的存储和管理方式，确保数据的安 全、可靠、高效地维护。
水文数据的统计与分析
单位面积径流量计算方法
通过站点数据和降雨数据，采 用流域平衡原理计算出单位面 积的径流量。
洪峰流量计算
通过对历史洪水的分析，选取 适当的设计洪水进行计算，以 保证水工建筑物安全。
水能资源评价
通过计算各水电站或水资源区 的年径流量、有效水能等指标， 评价水能资源的质量和利用潜 力。
水文分析
水文分析是一种研究水循环及水资源利用情况的科学方法，可以帮助我们更 好地管理和保护水资源。
水文资料的获取与处理
水文站点的选择与布设
选择具有代表性和实际意义的站点，并合理 布设。
水文资料处理方法
采用科学有效的方法对采集到的水文数据进 行处理，包括质量控制、异常值处理等。
水文采集设备的选择
根据需要选择适当的设备采集水文数据，确 保数据的准确性和完整性。
水文模型的建立
水文基础知识PPT
7、流速及流量：
流速是指水流质点在单位时间内所通过的距离。渠道和河道里的水流各点的流速是不相
同的，靠近河(渠)底、河边处的流速较小,河中心近水面处的流速最大,为了计算简便, 通常用横断面平均流速来表示该断面水流的速度。单位时间内通过某一过水断面的水量 为流量
8、径流与径流量：
流域地表面的降水，如雨、雪等，沿流域的不同路径向河流、湖泊和海洋汇集的水流叫
2、流域与水系：
流域是地表水与地下水分水线所包围的集水区或汇水区，因地下水分水线不易确 定，习惯上将地表水的集水区称为流域。河道干流的流域是由所属各级支流的流域所
组成。流域面积的确定，可根据地形图勾出流域分水线，然后求出分水线所包围的面 积。河流的流域面积可以计算到河流的任一河段，如水文站控制断面，水库坝址或任
2、频率与重现期：
(l)频率的概念。频率是指某一数值随机变量出现的次数与全部系列随机变量总数的比
值,用符号P表示,以百分比(％)作单位。 频率是随机变量出现的机会,例如P=1％,表示平均每100年会出现一次;P=5％，表示
平均每l00年会出现5次,或平均每20年会出现一次。 (2)重现期的概念。随机变量出现频率的另一种表达方式是重现期，即通常所讲“多少
肥料的重要来源。水文循环所带来的洪水和干旱，也会给人类和生物造成威胁。
五、主要水文名词
河流的分段及特点
流域和水系 基面
水尺与水位
河流断面
降水与蒸发
流速及流量
径流与径流量
1、河流的分段及特点： 河流：由雨水、冰川或地下径流在地球引力作用下汇集，经常（周
期性）地沿着它本身所营造的延续延伸的凹地流动的水流。 每条河流一般都可分为河源．上游．中游．下游．河口等五个分段。
水文学基础知识ppt课件
❖ 地形作用一般使山的迎风面的降水 量大，而背风面降水量减少。
19
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
3）锋面雨:
由于不同性质的气团相遇所形成的雨称 为锋面雨。
• 气团：
物理属性（物理属性主要是温度、湿度、 大气静力稳定度等物理量）在水平方向差异很 小的空气质点群体。其水平范围可达几百万平 方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里。
14
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
（3）降雨的分类及其特性
按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种 类型：
• 对流雨 • 地形雨 • 锋面雨 • 气旋雨
15
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
4
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环示意图
5
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在
急行冷锋：
冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升 运动，锋面坡度较陡，介于1/40~1/80（41～820）。
急行冷锋雨 特点：
• 降雨在锋线附近， 降雨强度大
• 历时短、雨区窄
急行冷锋雨示意图
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
3）锋面雨:
由于不同性质的气团相遇所形成的雨称 为锋面雨。
• 气团：
物理属性（物理属性主要是温度、湿度、 大气静力稳定度等物理量）在水平方向差异很 小的空气质点群体。其水平范围可达几百万平 方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里。
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
（3）降雨的分类及其特性
按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种 类型：
• 对流雨 • 地形雨 • 锋面雨 • 气旋雨
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环示意图
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在
急行冷锋：
冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升 运动，锋面坡度较陡，介于1/40~1/80（41～820）。
急行冷锋雨 特点：
• 降雨在锋线附近， 降雨强度大
• 历时短、雨区窄
急行冷锋雨示意图
水文学与水文地质学(ppt 122页)
2019/10/23
18
§1—4 水文现象的特性
1、水文现象时程变化的
周期性 随机性
的对立统一
2、水文现象地区分布的
相似性 特殊性
的对立统一
2019/10/23
19
§1—5 水文学的研究方法
成因分析法
数理统计法
地理综合法
2019/10/23
20
第二章 水文学的一般
概念与水文测验
2019/10/23
长江南京附近八卦洲 分汊型河段
2019/10/23
顺直型河段
29
2、河流横断面
有单式断面 和复式断面
（1）横断面 —— 与水流方向正交的断面
1>基本河槽 —— 枯水期水主流槽通或过枯的水部河分槽
2>洪水河槽 —— 洪水期被洪河水漫淹滩没或的河部滩分
2019/10/23
30
图2—3河流横断面图示
2019/10/23
可在适当比例
的地图上量得
2019/10/23
33
计算：
s z1 z2 l
其中：Ｚ１、Ｚ２ ——若为河面高程差，则 s 为 河面比降 ； 若为河底高程差，则 s 为 河底比降。
如果一条河流各段比降不同，一般 可用分段计算法，求得平均比降。
2019/10/23
34
（1）*纵比降计算式：
6—31式 （p186）
特点
断面变大， 流速骤减，极易形成沙洲
或三角洲。
2019/10/23
46
五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
第八讲水文解析
思考： 一次洼地填平后，还是否会产生新的洼地？如何（以简单 方式）判断？
三、水文特征取
1.汇流累计量 采用数值矩阵（Raster结构)表示区域地形每个 Cell的流水累积量 汇流累计量基本思想： 以规则格网表示的DEM每个Cell处有一个单位的水 量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根 据区域地形的水流方向数据计算每个Cell处所流过 的水量数值便得到了该区域的汇流累积量。
相对于中心Cell的相邻8个Cell方位即为： North,North-East,East,South-East, South,South-West,West,North-West 现将这八个方位，从East(横轴方向)开始，进行编 号（易于计算识别），见左图
East ------20=1
汇流累计量工具Flow Accumulation 步骤：1）基于无洼地DEM的水流方向计算； 2）基于Flow direction raster采用 Hydrology/Flow Accumulation
注意：Weight raster(权重数据)一般是降水、土壤以及植被等影响径流 分布不平衡统合而成，对每个Cell赋权重能更详细模拟该区域的地表 特征。如果无权重数据，系统默认所有Cell的权重为1。
得到结果sinkdepth是所有洼地汇水区的洼地深度Raster。 通过与其他地形资料对比分析，可判断哪些洼地是数据误差而产生的，哪些 是真实的地表形态，从而根据洼地深度确定合理的洼地填充阈值。
3.洼地填充
洼地填充是无洼地Dem生成的最后一步，依据前面计算的洼地深度 设置填充阈值。
采用Hydrology/Fill工具 Z limit为阈值，洼地深度大于阈值的地方不填充（作为真实地形 保留）。系统默认情况是不设阈值，即所有洼地区域都将被填平。
水文学原理课堂PPT
土壤水 0.05%
大气水 0.04%
河 水 0.006%
第三节 地球系统中的水及水平衡（续）
水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。
对策 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著
第一章 绪论
第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。
广义水文学 按分布划分
二、按降雨强度及过程特征分类
暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。 气象方面规定：日降雨量> 50mm ——暴雨； 日降雨量>100mm ——大暴雨； 日降雨量>200mm ——特大暴雨。 主要影响小流域洪水。 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。
第一章 绪 论
第二章 水文循环
第四章 降 水
第五章 土 壤 水
第六章 下 渗
第七章 蒸发与散发
第八章 产流机制
第十章 地表水流
第十一章 洪水演算
第十二章 流域产流
第十三章 流域汇流
第三章 流域和水系
课程介绍
一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。
第二章 水文循环
大气水 0.04%
河 水 0.006%
第三节 地球系统中的水及水平衡（续）
水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。
对策 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著
第一章 绪论
第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。
广义水文学 按分布划分
二、按降雨强度及过程特征分类
暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。 气象方面规定：日降雨量> 50mm ——暴雨； 日降雨量>100mm ——大暴雨； 日降雨量>200mm ——特大暴雨。 主要影响小流域洪水。 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。
第一章 绪 论
第二章 水文循环
第四章 降 水
第五章 土 壤 水
第六章 下 渗
第七章 蒸发与散发
第八章 产流机制
第十章 地表水流
第十一章 洪水演算
第十二章 流域产流
第十三章 流域汇流
第三章 流域和水系
课程介绍
一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。
第二章 水文循环
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Cell的水流量。根据此假设，当汇流量达到一定值时，就会 产生地表径流。挑选所有汇流量大于临界值的栅格就是（潜 在的）水流路径，由这些水流路径构成的网络，就是河网。
1.河网生成
1)基于DEM生成汇流累积量数据，用到洼地填充、水流流向 、生成汇流累积量一组方法。
2)设定阈值。不同级别的沟谷对应不同的阈值，不同区域相 同级别的沟谷对应的阈值也是不同。实际工作中设定阈值应 通过不断实验、结合土壤植被等资料辅助检验方法确定。
保留）。系统默认情况是不设阈值，即所有洼地区域都将被填平。
思考：
一次洼地填平后，还是否会产生新的洼地？如何（以简单 方式）判断？
三、水文特征提取
1.汇流累计量 采用数值矩阵（Raster结构)表示区域地形每个
Cell的流水累积量 汇流累计量基本思想： 以规则格网表示的DEM每个Cell处有一个单位的水
注意：Weight raster(权重数据)一般是降水、土壤以及植被等影响径流 分布不平衡统合而成，对每个Cell赋权重能更详细模拟该区域的地表 特征。如果无权重数据，系统默认所有Cell的权重为1。
2.水流长度
水流长度指地面上一点(Cell)沿水流方向到其流向起点（ 或终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
顺流计算出的水流长度 溯流计算出的水流长度
四、河网提取
地表水流网络提取是DEM水文分析的主要内容之一 河网提取主要方法：地表径流漫流模型 主要思路（步骤）： 1)基于无洼地DEM利用最大坡降法计算水流流向Raster 2)依据自然水流由高处流往低处的规律，基于水流流向Raster
计算汇流累积量； 3)假设每个Cell都携带一份水流，那么汇流累积量就代表着该
第八讲-水文分析
一、水流方向提取 （Flow Direction）
基本原理：“水往低处流” 方法：最大距离权落差（最大坡降法即D8算法）计
算思路： 1)计算中心Cell与周围8个cell高程“落差”，寻找最大
坡降即drop=Max(∆Z*100/distance) 2)最大坡降Cell与中心Cell之间由高至低的方向即为
洼地计算的思路 首先找出洼地，计算洼地深度，以判断洼地 的情形，然后设置合理的阈值进行洼地填充 。
1.洼地提取Sink 根据水流方向Raster提取
• Input flow direction raster • Output sink raster
2.洼地深度计算
1)采用Watershed工具，结果为洼地的汇水区 Input flow direction raster Pour point倾注点：sink raster Pour point field为sink raster的value
水流长度直接影响地面径流的速度，进而影响地面土壤的 侵蚀力。水流长度的提取与分析在水土保持工作中有很重 要的意义。
ArcGIS中计算水流长度有两种：
顺流计算：计算地面上每一点沿水流方向到该点所在流域 出水口的水平投影距离；
溯流计算：计算地面上每一点逆水流方向到其流向起点的 水平投影距离。
采用工具Hydrology/Flow Length Weight raster(权重数据)意义同前
East
------20=1
South-East------21=2
orth-East------27=128
• 下图为5*5Cell的落 差值与水流方向
上图为5*5Cell的Dem值与 Direction
Cell Size=25m
上图为DEM，右图为Flow Direction
在水流方向Value不是1，2，4， 8，16，32，64， 或128的栅格被认为具有不明确的流向,即。
思考：
1)这些数值是如何计算出来的？与最大落差有何关系 ？
2)如何剔除这些水流方向不合理的地方（洼地）？
二、洼地计算
Dem中的洼地有两种情况：1）数据误差，源 于采集与处理；2）地表真实形态的反映。
水流方向。
Distance=1* Cell Size 或 2 *Cell Size
相对于中心Cell的相邻8个Cell方位即为：
North,North-East,East,South-East, South,South-West,West,North-West
现将这八个方位，从East(横轴方向)开始，进行编 号（易于计算识别），见左图
量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根 据区域地形的水流方向数据计算每个Cell处所流过 的水量数值便得到了该区域的汇流累积量。
汇流累计量工具Flow Accumulation 步骤：1）基于无洼地DEM的水流方向计算；
2）基于Flow direction raster采用 Hydrology/Flow Accumulation
得到结果sinkdepth是所有洼地汇水区的洼地深度Raster。
通过与其他地形资料对比分析，可判断哪些洼地是数据误差而产生的，哪些 是真实的地表形态，从而根据洼地深度确定合理的洼地填充阈值。
3.洼地填充
洼地填充是无洼地Dem生成的最后一步，依据前面计算的洼地深度 设置填充阈值。
采用Hydrology/Fill工具 Z limit为阈值，洼地深度大于阈值的地方不填充（作为真实地形
2.洼地深度计算
2)采用区域统计Zonal Statistic，计算每个洼地所形成 的汇水区最低高程ZonalSt
2.洼地深度计算
3)采用区域填充Zonal Fill，计算每个洼地汇水区出口的 最低高程即洼地出水口高程Zonalmax
2.洼地深度计算
4)计算每个洼地的深度，采用栅格计算器（或Map Algebra),洼地 出水口高程Zonalmax-洼地汇水区最低高程ZonalSt
边界(Cell)的水流方向计算，假设水流均向外流，即超出边 界的区域高程值均为最低值
输入参数：Dem 输出参数：Flow Direction Raster(水流方向的栅格）和Drop Raster(最大坡
降分布栅格）
问题：按照流向编码，应只有1、2、4、8、…、128， 为何还有3、5、7、9、…、15、17、…、31、33、…、 61、63、…、127、129、…、255？
1.河网生成
1)基于DEM生成汇流累积量数据，用到洼地填充、水流流向 、生成汇流累积量一组方法。
2)设定阈值。不同级别的沟谷对应不同的阈值，不同区域相 同级别的沟谷对应的阈值也是不同。实际工作中设定阈值应 通过不断实验、结合土壤植被等资料辅助检验方法确定。
保留）。系统默认情况是不设阈值，即所有洼地区域都将被填平。
思考：
一次洼地填平后，还是否会产生新的洼地？如何（以简单 方式）判断？
三、水文特征提取
1.汇流累计量 采用数值矩阵（Raster结构)表示区域地形每个
Cell的流水累积量 汇流累计量基本思想： 以规则格网表示的DEM每个Cell处有一个单位的水
注意：Weight raster(权重数据)一般是降水、土壤以及植被等影响径流 分布不平衡统合而成，对每个Cell赋权重能更详细模拟该区域的地表 特征。如果无权重数据，系统默认所有Cell的权重为1。
2.水流长度
水流长度指地面上一点(Cell)沿水流方向到其流向起点（ 或终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
顺流计算出的水流长度 溯流计算出的水流长度
四、河网提取
地表水流网络提取是DEM水文分析的主要内容之一 河网提取主要方法：地表径流漫流模型 主要思路（步骤）： 1)基于无洼地DEM利用最大坡降法计算水流流向Raster 2)依据自然水流由高处流往低处的规律，基于水流流向Raster
计算汇流累积量； 3)假设每个Cell都携带一份水流，那么汇流累积量就代表着该
第八讲-水文分析
一、水流方向提取 （Flow Direction）
基本原理：“水往低处流” 方法：最大距离权落差（最大坡降法即D8算法）计
算思路： 1)计算中心Cell与周围8个cell高程“落差”，寻找最大
坡降即drop=Max(∆Z*100/distance) 2)最大坡降Cell与中心Cell之间由高至低的方向即为
洼地计算的思路 首先找出洼地，计算洼地深度，以判断洼地 的情形，然后设置合理的阈值进行洼地填充 。
1.洼地提取Sink 根据水流方向Raster提取
• Input flow direction raster • Output sink raster
2.洼地深度计算
1)采用Watershed工具，结果为洼地的汇水区 Input flow direction raster Pour point倾注点：sink raster Pour point field为sink raster的value
水流长度直接影响地面径流的速度，进而影响地面土壤的 侵蚀力。水流长度的提取与分析在水土保持工作中有很重 要的意义。
ArcGIS中计算水流长度有两种：
顺流计算：计算地面上每一点沿水流方向到该点所在流域 出水口的水平投影距离；
溯流计算：计算地面上每一点逆水流方向到其流向起点的 水平投影距离。
采用工具Hydrology/Flow Length Weight raster(权重数据)意义同前
East
------20=1
South-East------21=2
orth-East------27=128
• 下图为5*5Cell的落 差值与水流方向
上图为5*5Cell的Dem值与 Direction
Cell Size=25m
上图为DEM，右图为Flow Direction
在水流方向Value不是1，2，4， 8，16，32，64， 或128的栅格被认为具有不明确的流向,即。
思考：
1)这些数值是如何计算出来的？与最大落差有何关系 ？
2)如何剔除这些水流方向不合理的地方（洼地）？
二、洼地计算
Dem中的洼地有两种情况：1）数据误差，源 于采集与处理；2）地表真实形态的反映。
水流方向。
Distance=1* Cell Size 或 2 *Cell Size
相对于中心Cell的相邻8个Cell方位即为：
North,North-East,East,South-East, South,South-West,West,North-West
现将这八个方位，从East(横轴方向)开始，进行编 号（易于计算识别），见左图
量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根 据区域地形的水流方向数据计算每个Cell处所流过 的水量数值便得到了该区域的汇流累积量。
汇流累计量工具Flow Accumulation 步骤：1）基于无洼地DEM的水流方向计算；
2）基于Flow direction raster采用 Hydrology/Flow Accumulation
得到结果sinkdepth是所有洼地汇水区的洼地深度Raster。
通过与其他地形资料对比分析，可判断哪些洼地是数据误差而产生的，哪些 是真实的地表形态，从而根据洼地深度确定合理的洼地填充阈值。
3.洼地填充
洼地填充是无洼地Dem生成的最后一步，依据前面计算的洼地深度 设置填充阈值。
采用Hydrology/Fill工具 Z limit为阈值，洼地深度大于阈值的地方不填充（作为真实地形
2.洼地深度计算
2)采用区域统计Zonal Statistic，计算每个洼地所形成 的汇水区最低高程ZonalSt
2.洼地深度计算
3)采用区域填充Zonal Fill，计算每个洼地汇水区出口的 最低高程即洼地出水口高程Zonalmax
2.洼地深度计算
4)计算每个洼地的深度，采用栅格计算器（或Map Algebra),洼地 出水口高程Zonalmax-洼地汇水区最低高程ZonalSt
边界(Cell)的水流方向计算，假设水流均向外流，即超出边 界的区域高程值均为最低值
输入参数：Dem 输出参数：Flow Direction Raster(水流方向的栅格）和Drop Raster(最大坡
降分布栅格）
问题：按照流向编码，应只有1、2、4、8、…、128， 为何还有3、5、7、9、…、15、17、…、31、33、…、 61、63、…、127、129、…、255？