本研究以微地形坡面水文产汇流机制为研究对象，选择典型的小流域进行多尺度的室内外实验，研究网格化坡度及次网格微地形综合影响下的产汇流非线性化问题。针对非饱和混合产流引起的非线性问题，先通过理论推导和模拟计算不同土壤类型、在不同饱和度和雨强条件下非饱和产流过程，再借助数值优化原理提取Horton和格林安普特的变元参数规律，反推出非饱和产流的非线性化规律；改进考虑坡度的二维产汇流方程组，结合点参数升尺度方法，修正网格化计算的坡度效应；在此基础上，利用坡面微地形对比分析，采用糙度指数定量化计算了各实验区微地形对产流和土壤水再分布的影响规律，分析得出了微地形影响深度和洼地积水分布频率与产汇流特征值的相关性，提出了概化微地形影响的参数修正和率定方法；在实验流域构建了考虑微地形影响的三维地表-地下水耦合模型系统，结果表明模型系统能充分考虑局地地形和非饱和含水率对产流过程影响，变化饱和带和微地形指数、地表地下水耦合系数能定量化复杂山坡流域的产流非线性化过程；长序列历史洪水模拟计算表明微地形对降水初期影响显著，并随着降雨持续而逐渐减弱，微地形引起的饱和带扩张产生直接径流是形成洪峰流量的主要贡献。本研究解决高分辨率地形信息与网格化计算尺度、计算效率之间的一致性问题，通过修正参数的时变规律实现小尺度水文产流机理与计算空间尺度相匹配，为多过程耦合的分布式水文模型参数优选提供参考。 2100433B