基于的和分布式水文模型的应用比较
不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究
不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究胡晓松【摘要】In order to compare the runoff accuracy simulated of different distributed hydrological models in the Dayang river basin,based on hydrological data from 20000 to 2010 of Shalizhai hydrological station of the Dayang river,SWAT model and VIC model were applied separately to simulate the runoff from 2000 to 2010 at the upstream of Shalizhai hydrological station of the Dayang river.The research shows that SWAT model is more suitable than VIC model to simulate the runoff of the Dayang river basin,relative error simulated by SWAT model is less than 8%,the certainty factor is over 0.7, however,the relative error of runoff depth simulated by VIC model is more than 10%,and the certainty factor is less than 0.6.%为对比不同分布式水文模型在大洋河流域的径流模拟精度，基于大洋河沙里寨水文站2000—2010年水文数据，分别运用 SWAT 模型和 VIC 模型，模拟了大洋河沙里寨水文站以上流域2000—2010年径流。
基于水文模型对比建立SWAT模型数据库
基于水文模型对比建立SWAT模型数据库一、引言水资源是一种非常宝贵的资源，对于维护人类社会的发展和生态系统的平衡至关重要。
在不同的气候环境和地理形态下，水资源的利用和管理方法也会存在一定的差异。
建立水文模型数据库是非常必要的。
本文将通过对比分析不同水文模型的优缺点，以及建立SWAT 模型数据库的意义和方法，为水资源的合理利用和管理提供参考。
二、水文模型的类型和对比分析1. 概述水文模型是模拟地表水文过程的数学模型，可以有效地预测和分析水文过程，为水资源管理、水灾预防和水土保持提供技术支持。
常见的水文模型包括VIC模型、SWAT模型、HEC-HMS模型等。
2. VIC模型VIC模型全称Variable Infiltration Capacity，是一种描述陆面水文过程的模型，主要用于模拟土壤水分平衡和陆面径流过程。
VIC模型具有模块化、参数化和高度可配置的特点，可以很好地适应不同地区和气候条件的需求。
但是VIC模型需要大量的观测数据和参数调整，适用性并不是很广泛。
3. SWAT模型SWAT模型全称Soil and Water Assessment Tool，是美国农业部开发的一种集成水文过程和非点源污染模拟的模型。
SWAT模型具有模块化、分布式和概念性的特点，能够模拟不同土地利用和土地管理情景下的水文过程和水质变化。
SWAT模型可以很好地适应不同流域的特点，并且能够较为准确地模拟径流、蒸发和植被生长等过程。
4. HEC-HMS模型HEC-HMS模型全称Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System，是美国军事工程中心开发的一种水文过程模拟模型，主要用于模拟小流域的径流过程。
HEC-HMS模型具有简单易用、计算效率高和对各种洪水事件的适应性强等特点，但是在模拟非点源污染和水质变化方面的表现相对较弱。
5. 对比分析通过对VIC模型、SWAT模型和HEC-HMS模型的对比分析可以发现，不同的水文模型在模拟不同水文过程方面具有各自的优势和劣势。
三种水文模型比较
三种水文模型的比较新安江模型是一个概念性水文模型，新安江水文模型在我国已经应用多年，且效果显著，随着水文学和信息技术的不断发展，萨克拉门托（SAC）模型、TOPMODEL模型也逐渐在我国得到应用。
本文主要从产流机制、适用范围、参数以及汇流过程对三种水文模型进行了对比和总结。
下面结合表格从几方面来具体说明三个模型的相同点和不同点。
从产汇流原理及计算模式来说，新安江模型在每个子流域先进行蒸散发和产流计算，计算出子流域总产流量后通过自由水蓄水库结构进行三水源划分，对已经划分好的三种水源（地表径流、壤中流、地下水径流）分别按照各自的退水规律进行汇流计算（比如采用线性水库），得到子流域出口流量过程，对子流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算（比如马斯京根法）得到子流域在全流域出口的流量过程，然后将每块单元流域在全流域出口的流量过程同时刻线性叠加，即得到全流域出口总的流量过程，因此综合来看，是一个总—分—总的计算模式。
SAC模型中流域被划分为透水、不透水及变动不透水面积三部分，透水面积为主体；在透水面积上，根据土壤垂向分布不均土层分为上下两层；根据水分受力特征，上下土层蓄水量分为张力水蓄量和自由水蓄量，自由水可以补充张力水，但张力水不能补充自由水，上下土层通过下渗曲线连接，下渗计算是整个模型的核心。
径流来源于永久不透水面积和可变不透水面积上的直接径流，透水面积和可变不透水面积上的地面径流，透水面积上的壤中流、浅层与深层地下水。
汇流计算分为坡面汇流和河网汇流两部分，计算出的直接径流和地面径流直接进入河网，而壤中流、快速地下水和慢速地下水可用线性水库模拟。
各种水源的总和扣除时段内的水面蒸发4E ，即得河网总入流。
河网汇流一般采用无因次单位线。
总的来看是一个分—总的过程。
新安江模型在每个子流域先进行蒸散发和产流计算，计算出子流域总产流量后通过自由水蓄水库结构进行三水源划分，对已经划分好的三种水源（地表径流、壤中流、地下水径流）分别按照各自的退水规律进行汇流计算（比如采用线性水库），得到子流域出口流量过程，对子流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算（比如马斯京根法）得到子流域在全流域出口的流量过程，然后将每块单元流域在全流域出口的流量过程同时刻线性叠加，即得到全流域出口总的流量过程，因此综合来看，是一个总—分—总的计算模式。
基于栅格的分布式超渗产流水文模型构建及比较
摘要 ： 利用具有物理机制的 Ｇｅｎ ｍ ｔ ｒ — ｐ 下渗方法并考虑降雨间歇土壤含水量再分配计算栅格内产 ｅＡ 流； 同时考虑 河道排 水 网络 的水量 交换 ， 用逐栅 格 的 Ｍ ｓｉ ｍ －ｕｇ 采 ｕｋｎ ｎＣ ｎｅ演算 法进 行汇 流 ， 建 了基 ｇ 构 于栅格的分布式超渗产流水文模型（ ｒ —Ａ模型） 同时还 建立了基 于子流域 的 Ｇｅ —ｍ ｔ Ｇｉ Ｇ ｄ ． ｒ ｎＡ ｐ 水文 ｅ 模型、 以及增加超 渗产 流机 制的新 安江模 型 ． 将这 ３个模 型 以及新 安 江模 型应 用 于半 湿润 的沂 河高 里流域， 结果表明， ４个水文模型均能很好地进行水文过程的模拟， 证明所构建的模型结构合理．
近年来 ， 随着地 理信 息 、 遥感 等空 间测量技 术 的迅 速发 展 ， 出现 了一 些 典 型的基 于 ＧＳ和 Ｄ Ｍ 的分布式 Ｉ Ｅ 和半分布式水文模 型＿ ． １ 如李致家等 【 ５３ －在新安江模 型基 础上 ， 出了基于栅 格 的新 安江模 型 ． ８ 提 基于 Ｄ Ｍ 的分 Ｅ
ｄ 将得到的计算次序矩阵倒排序， ． 依次类推 ， 就可得到栅格演算次序矩阵． ｒ ．Ａ模 型将每一个栅格 Ｇ ｄＧ ｉ
收 稿 日期 ： ０９ ０ —６ ２０ — ３ ０
基金项目：国家 自然科学基金（０ ７０７ ； ５４９ １ ）教育部 长江学者和创新团队发展计划（Ｒ ０ １ ）国家博士点基金（０９０４ １０５ ＩＴ７７ ； ２０（ ９ １００ ） １ 作者简介：王莉莉 （９２ ， ， １８ 一）女 北京人 ， 博士研究生 ， 主要从事水 文模型与水文预报研究 ．－ ａ ： ａｇｌ １２ ＠ｓ ａＣＷ Ｅｍ ｉ ｗ ｎｌｉ ０ １ ｉ ． ｌ ｌ ｉ ＿ ｎ Ｏ
第３ ８卷第 ２期
分布式水文模型在流域水资源开发利用中的应用探究
分布式水文模型在流域水资源开发利用中的应用探究纵观我国水资源开发利用和管理研究的基本状况，目前的水资源管理是基于一定水文规律的现状水资源的调控与开发利用的。
在自然和人类活动的双重作用下，水资源循环规律发生了改变，具有物理基础的分布式水文模型将为研究宏观尺度上变化环境下水文循环规律和开发利用流域水资源提供科学有力的工具，开发具有物理基础的分布式水文模型将为我国水资源开发利用和管理提供技术支撑和保障。
标签：分布式水文模型；水资源；水文循环1、国内外分布式水文模型的研究现状及意义1. 1 国内外研究现状具有物理基础的分布式模型的研究与开发经历了几十年的时间。
早期的分布式模型没有考虑全部的水文循环，而仅考虑流域内水的流动和运移的特定阶段。
随着基础研究的开展及计算机技术的快速发展，出现了两个最著名的分布式流域模型，即SHE 模型和IHDM。
由于其对资料要求较高，这两个模型的建立和应用主要限于小尺度的流域。
近年来，分布式模型研发的重要性也为众多国内学者所重视，由于国内分布式水文模型的研究起步相对较晚，更多的研究多集中于引进、改良国外的分布式水文模型。
一方面，这些分布式水文模型的开发多基于不同的目标；另一方面，由于中国的实际条件与国外大不相同，如流域资料缺乏、气候及环境要素的不同等均造成了应用的效率降低。
1. 2 研究意义近些年中国在水文水资源高效管理研究方面取得了众多的成果，为解决水资源配置中存在的诸多问题，然而我国水资源配置研究的重点主要集中在建立符合现代流域水循环过程的“天然- 人工”二元认知模式，建立以水循环为基础的水资源合理配置模式、建立具有统一基础的水资源配置准则和建立水资源配置合理性评价标准和体系等。
根据水资源供需平衡及一定的用水目标，一些科学家从水资源优化配置的角度建立了水资源优化配置管理模型。
值得注意的是，这些模型的建立并没有考虑流域水文循环的物理过程，而从水资源供需、水资源最优化配置出发建立模型并应用于区域水资源的管理中。
设计洪水估算方法的比较研究
设计洪水估算方法的比较研究一、本文概述洪水是一种具有极大破坏力的自然灾害，对人类社会和自然环境造成严重影响。
准确估算设计洪水对于防洪减灾、水资源管理、水利工程建设等领域具有重要意义。
本文旨在对不同的设计洪水估算方法进行比较研究，分析各方法的优缺点，以提高洪水估算的准确性和可靠性。
本文将首先介绍设计洪水估算的基本概念和重要性，阐述洪水估算在防洪减灾、水资源管理等领域的应用。
随后，将详细介绍几种常用的设计洪水估算方法，包括经验公式法、水文比拟法、概率分析法和数值模拟法等。
通过对这些方法的原理、步骤和适用范围进行阐述，为后续的比较研究奠定基础。
在比较研究中，本文将重点分析各方法的优缺点，比较其在不同情况下的适用性和准确性。
通过实例分析和案例研究，验证各方法的实际效果，并提出改进建议。
本文还将探讨不同方法之间的结合与融合，以进一步提高洪水估算的准确性和可靠性。
本文将对设计洪水估算方法的发展趋势进行展望，提出未来研究的方向和建议。
通过本文的研究，旨在为相关领域提供有益的参考和借鉴，推动设计洪水估算方法的不断完善和发展。
二、设计洪水估算的基本方法频率分析法：该方法主要基于历史洪水数据的统计分析。
通过对已知洪水频率和相应洪峰流量的关系进行统计分析，可以推求出未知频率下的设计洪水。
常用的频率曲线有线性矩法、皮尔逊型曲线等。
地区综合法：这种方法适用于缺乏长序列历史洪水资料的地区。
它通过对相似流域的洪水资料进行综合分析，利用流域特征参数（如流域面积、平均坡度等）进行地区性综合，进而估算设计洪水。
暴雨径流法：该方法首先估算出流域可能发生的最大暴雨，然后根据流域的暴雨径流关系推求出设计洪水。
这种方法的关键在于准确估算暴雨特性和暴雨径流关系。
单位线法：单位线法是一种基于流域暴雨径流关系的洪水估算方法。
它通过单位时段（如单位面积、单位时间）的暴雨径流关系，结合流域特性，推求出设计洪水过程线。
水文学比拟法：该方法通过对比和分析具有相似流域特性的已知流域和待估流域的洪水资料，根据两者之间的相似性，推求出待估流域的设计洪水。
集总式水文模型与分布式水文模型的区别
集总式水文模型与分布式水文模型的区别集总式水文模型(Lumped Hydrologic Model),不考虑水文现象或要素空间分布,将整个流域做为一个整体进行研究的水文模型.集总式水文模型中的变量和参数通常采用平均值,使整个流域简化为一个对象来处理.主要用于降水-径流(Rainfall-runoff)模拟.由于参数合变量都取流域平均值,所以不能对某单个位置进行水文过程计算.通常模型参数不能实际测量到,必须通过校准才能获得.分布式水文模型是通过水循环的动力学机制来描述和模拟流域水文过程的数学模型，模型根据水介质移动的物理性质来确定模型参数，利于分析流域下垫面变化后的产汇流变化规律，与概念性模型相比，分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映，可以更加准确详尽的描述和反映流域内真实的水文过程。
全面考虑降雨和下垫面空间不均匀性的模型, 能够充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对洪水形成的影响。
模型能全面地利用降雨的空间分布信息；模型参数的空间分布能够反映下垫面自然条件的空间变化；模型的输出具有空间不均匀性, 如蒸散发、土壤水分、径流深等[1]。
分布式流域水文模型的主要思路是：将流域划分成若干网格,对每个网格分别输入不同的降雨,根据各网格内植被、土壤和高程等情势, 对每个网格采用不同的产流计算参数分别计算产流量；通过比较相邻网格的高程确定各网格的流向, 根据各网格的坡度、糙率和土壤等情况确定参数, 将其径流演算到流域出口断面得到流域出口断面的径流过程。
模型的参数由地形、地貌数据结合实测历史洪水资料率定得到。
分布式流域水文模型的研究和应用, 需要雷达测雨、遥感、地理信息系统、数值计算和计算机等技术的支撑: 雷达测雨技术能观测到流域内各网格的降雨量；遥感技术是获得地形、地貌等数据的有效途径之一；有效地使用和管理地形、地貌数据, 并根据空间与数据属性生成更多的有用信息离不开地理信息系统；对流域产汇流计算的偏微分方程求解需要数值计算法,同时实现这些计算离不开高性能的计算机。
基于物理基础的分布式水文模型应用研究
Ｃ ＨＡ Ｏ Ｌ ｉ ｊ ｕ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ， Ｌ Ｉ Ｑ ｉ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ Ｈ Ｅ Ｎ Ｊ ｉ ｅ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ， Ｈｏ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ８ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ａ ｐ ｐ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｅ ｍｉ － ａ ｉｄ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｍｉ － ｈ ｕ ｍｉ ｄ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ－ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｈ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｂ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ
关 键 词 ：径 流模 拟 ；分 布 式 水 文 模 型 ：Ｃ Ａ Ｓ Ｃ ２ Ｄ：半 干 旱 半 湿 润 地 区
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ － Ｂａ ｓ ｅ ｄ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ
流 域 的 合理 性 与适 用 性 ，采 用 基 于 连 续 栅 格 单 元 演 算 的分 布 式 水 文 模 型 Ｃ Ａ Ｓ Ｃ ２ Ｄ， 对 县 北 沟 流域 １ ９ ８ ３年 一 ２ ０ ０ ７年 ８
场洪水和栾川 流域 １ ９ ６ １年 ～ １ ９ ９ ８年 ８场 洪水 进 行 了径 流模 拟 。对 模 拟 精 度 、特 征 值 等 方 面 进 行 的 比 较 分 析 结 果 表 明 ．模 型在 县 北 沟 流 域 和 栾 川 流 域 均取 得 较 好 的 模 拟 效 果 ，且 县 北 沟 流 域 的模 拟 效 果 比栾 川 流域 好 ；模 型 适 用 于 中 小 尺度 的半 干 旱 半 湿 润 流 域 ，在 超 渗 产 流 与 混 合 产 流 流 域 均 能 取得 较 高 的精 度 。
分布式水文模型
分布式水文模型(日志)分布式水文模型是在分析和解决水资源多目标决策和管理中出现的问题的过程中发展起来的，所有的分布式水文模型都有一个共同点：有利于深入探讨自然变化和人类活动影响下的水文循环与水资源演化规律。
一、分布式水文模型-特点与传统模型相比，基于物理过程的分布式水文模型分布式可以更加准确详细地描述流域内的水文物理过程，获取流域的信息更贴近实际。
二者具体的区别在于处理研究区域内时间、空间异质性的方法不一样：分布式水文模型的参数具有明确的物理意义，它充分考虑了流域内空间的异质性。
采用数学物理偏微分方程较全面地描述水文过程，通过连续方程和动力方程求解，计算得出其水量和能量流动。
二、分布式水文模型-尺度问题、时空异质性及其整合尺度问题指在进行不同尺度之间信息传递（尺度转换）时所遇到的问题。
水文学研究的尺度包括过程尺度、水文观测尺度、水文模拟尺度。
当三种尺度一致时，水文过程在测量和模型模拟中都可以得到比较理想的反应，但要想三种尺度一致是非常困难的。
尺度转换就是把不同的时空尺度联系起来，实现水文过程在不同尺度上的衔接与综合，以期水文过程和水文参数的耦合。
所谓转换，包括尺度的放大和尺度的缩小两个方面，尺度放大就是在考虑水文参数异质性的前提下，把单位面积上所得的结果应用到更大的尺度范围的模拟上，尺度缩小是把较大尺度的模型的模拟输出结果转化为较小尺度信息。
尺度转换容易导致时空数据信息的丢失，这一问题一直为科学家所重视，却一直未能得到真正解决，这也是当今水文学界研究的热点和难点。
尺度问题源于目前缺乏对高度非线性的水文学系统准确的表达式；于是对于一个高度非线性的、且没有表达式的系统，人们用“分布式”方法来“克服”它。
然而事实上，无论是“subwatersheds”是“rid Cells”其内部仍然是非线性的且没有表达式。
但是，人们认为他们是“均一”的，于是就产生了尺度问题。
比如，自然界中水文参数存在很大的时间、空间异质性，野外实验证明，传统上认为在“均一”单元，且属于同一土壤类型的小尺度土地上，其水力传导度的变化范围差异可以达到好几个数量级。
基于物理的分布式水文模型
基于物理的分布式水文模型引言水文模型是研究水文过程的数学模型，可以帮助我们理解和预测水文系统的行为。
基于物理的分布式水文模型是一种较为复杂的水文模型，它基于物理原理，并将流域分为多个单元进行建模，以更精确地模拟水文过程。
本文将介绍基于物理的分布式水文模型的原理和应用。
一、基本原理基于物理的分布式水文模型主要基于质量守恒和能量守恒原理，通过描述水在流域内的运动和转化过程来模拟水文过程。
它将流域划分为多个水文单元，每个单元代表一个小区域，包括土壤、植被、河流等要素，并考虑地形、气象条件、土壤性质等因素。
1.1 水量平衡基于物理的分布式水文模型通过质量守恒原理来描述水在流域内的运动。
它考虑了降水、蒸发、入渗、径流等过程，并利用水流连续方程建立水量平衡方程。
通过求解水量平衡方程，可以得到流域内各个水文单元的水量变化。
1.2 能量平衡基于物理的分布式水文模型还考虑了能量守恒原理，通过能量平衡方程描述水在流域内的能量转化过程。
它考虑了辐射、蒸发、传导等能量交换过程，并通过求解能量平衡方程，得到流域内各个水文单元的能量变化。
二、模型构建基于物理的分布式水文模型的构建主要包括以下几个步骤：2.1 流域划分流域划分是将整个流域划分为多个水文单元的过程。
划分的精细程度取决于研究的需要和数据的可用性。
一般来说，流域划分越精细，模型的精度就越高。
2.2 参数设定每个水文单元都有一组参数，包括土壤类型、植被类型、蓄水容量等。
这些参数可以通过实地观测、实验室测试或者遥感数据获取。
2.3 模型求解基于物理的分布式水文模型通过数值方法求解水量平衡和能量平衡方程，得到各个水文单元的水量和能量变化。
常用的求解方法包括有限元法、有限差分法等。
2.4 模型验证模型验证是检验模型的准确性和可靠性的过程。
可以与实测数据进行比较，评估模型的预测能力。
如果模型的预测结果与实测数据相吻合，则说明模型具有较好的预测能力。
三、应用案例基于物理的分布式水文模型在水文学研究和水资源管理中有广泛的应用。
分布式水文模型研究与应用进展
分布式水文模型研究与应用进展摘要：自20世纪以来全球水资源危机日益加深，为了研究在特定气候和人类活动影响下的水文规律，水文研究从流域水循环的模拟即集总式水文模型扩展到分布式或半分布式水文模型再到使用专业水文模拟软件进行协同分布式模拟计算。
水文模型是水文科学的重要的研究方法和手段。
关键词：分布式；水文模型；应用1 构建分布式水文模型的难点问题1.1 尺度问题水文现象在不同时空尺度上呈现出性质迥异的变化特征，如何从一种尺度水文变量及其变化特性去认识和推证另一种尺度的水文变量及其变化特性在理论上和实践上都有重要的意义，是当前水文科学研究的前沿，至今还没有形成完整的理论和方法体系。
随着理论和技术的不断发展，水文尺度问题研究呈现出以下发展趋势：（1）借助GIS技术和遥感观测数据对不同时空尺度上流域水文过程对地貌、土壤、植被等流域特征参数的响应进行研究；（2）加强不同尺度上水文过程特征的研究，使水文模拟在不同尺度上得到与观测尺度相符的描述；（3）利用中小尺度上建立的分布式水文模型进行尺度转换研究，探讨较大尺度上的水文过程和规律；（4）应用新技术和新方法提高不同尺度上水文观测的精度和分辨率，从而揭示不同尺度上的水文规律和过程；（5）结合生态、气象等领域的方法、资料和原理拓展水文尺度研究的思路，不断完善尺度理论、方法和技术。
1.2 数据与建模水文循环过程的高度非线性和复杂性，及其与时空尺度的高度相关性，使得不论是一般的还是特殊的分布式水文模型都需要大量的观测数据或水文过程参数，不仅有降水、气温、DEM、地质、土壤、植被等大量的自然环境要素数据，而且还有复杂的地下水取用、水电站径流调节、农业灌溉、污染物排放等人类活动数据。
虽然已经积累了大量的站点观测数据和遥感数据，但是与建模研究的水文过程尺度相匹配的观测数据还很难满足分布式水文模型的需求，而且随着人类活动对自然水文循环的影响不断加深而使得有观测地区又发展成为了新的缺资料或无资料地区。
分布式水文模型研究与应用进展
一、分布式水文模型的优势
一、分布式水文模型的优势
分布式水文模型相对于传统集中式水文模型，其优势主要体现在以下几个方 面：
一、分布式水文模型的优势
1、精细化模拟：分布式水文模型可以针对流域内的不同区域，如地形、土地 利用、土壤类型等因素，建立独立的模型子系统，实现水文过程的精细化模拟。
一、分布式水文模型的优势
三、分布式水文模型的应用领域
2、干旱评估：分布式水文模型能够模拟流域内的水分平衡过程，预测不同气 候条件下的干旱发生概率和影响范围。例如，SWMM-PET模型将SWMM模型与蒸散发 能力计算相结合，能够评估不同气候条件下的干旱风险。
四、分布式水文模型未来研究方 向
四、分布式水文模型未来研究方向
随着计算机技术、数据科学和数值计算方法的发展，分布式水文模型的未来 研究将集中在以下几个方面：
四、分布式水文模型未来研究方向
1、模型参数的估计：针对分布式水文模型参数估计的问题，未来研究将探索 更为高效和准确的参数估计方法，如利用机器学习和人工智能技术进行参数优化。
四、分布式水文模型未来研究方向
四、分布式水文模型未来研究方向
4、跨学科交叉：未来研究将加强跨学科交叉合作，推动分布式水文模型与环 境科学、地球科学、社会科学等领域的交叉融合，拓展其应用范围和领域。
四、分布式水文模型未来研究方向
总之，分布式水文模型作为重要的水文模拟工具，将在未来的水资源管理和 防灾减灾等领域发挥越来越重要的作用。随着科学技术的发展，相信分布式水文 模型的研究和应用将会取得更为显著的进展。
2、动态性考虑：分布式水文模型能够充分考虑气候变化、土地利用变化等因 素对水文循环的影响，具有更强的动态性。
一、分布式水文模型的优势
四种水文模型的比较
四种水文模型的比较摘要：水文模型是用数学的语言对现实水文过程进行模拟和预报，在进行水文规律的探讨和解决水文及生产实际问题中起着重要作用。
本文分别介绍了新安江模型、萨克拉门托（SAC）模型、SWAT模型以及TOPMODEL模型，并对这四种水文模型的蒸发计算、产流机制、汇流计算、适用流域、参数以及模型特点等不同方面进行了比较分析。
并结合对着4种模型之间的比较，作出了总结分析和展望。
关键词：新安江模型；SAC模型；SWA T模型；TOPMODEL模型；模型比较引言流域水文模型在进行水文规律研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。
新安江模型是一个概念性水文模型，1973年由赵人俊教授领导的研究组在编制新安江预报方案时，汇集了当时在产汇流理论方面的成果，并结合大流域洪水预报的特点，设计出的我国第一个完整的流域水文模型，至今仍在我国湿润和半湿润地区的洪水预报中得到广泛应用；萨克拉门托水文模型，简称SAC模型，是R.C.伯纳什（Burnash）和R.L.费雷尔（Ferral）以及R.A.麦圭儿（Mcguire）于20世纪60年代末至70年代初研制的，是一个连续模拟模型，模型研制完成时间相对较晚，其功能较为完善，兼有蓄满产流和超渗产流，广泛应用于美国水文预报中；SWAT模型是美国农业部农业研究中心研制开发的用于模拟预测土地利用及土地管理方式对流域水量、水质过程影响的分布式流域水文模型；TOPMODEL为基于地形的半分布式流域水文模型，于1979年由Beven和Kirkby提出，其主要特征是将数字高程模型（DEM）的广泛适用性与水文模型及地理信息系统（GIS）相结合，基于DEM数据推求地形指数，并以此来反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响，描述水流趋势。
本文对这四中水文模型从蒸发计算、产汇流计算、适用流域以及参数等方面进行分析比较，并得出结论。
1模型简介1.1新安江模型新安江模型是赵人俊等在对新安江水库做入库流量预报工作中，归纳成的一个完整的降雨径流模型。
水文模型的研究与应用
水文模型的研究与应用随着人类的不断发展，环境问题越来越受到关注。
自然灾害的频繁发生，已经成为了人们共同面临的问题。
其中，洪涝灾害影响着全球的许多国家和地区。
水文模型的研究与应用，是解决洪涝灾害问题的一个重要途径。
一、水文模型的定义水文模型是描述水文过程的数学模拟工具，能够模拟降雨径流等水文过程。
它是依据水文学原理，并通过数学方法来建立对水文循环系统的简化描述，以达到研究水循环、水资源评价与规划、防洪减灾等多种目的的一种技术手段。
二、水文模型的分类将水文模型根据模拟的水文过程分为以下几类：1. 单参数水文模型：这种水文模型只考虑一个水文参数的影响，如蓄水量影响，降雨径流系数影响等。
2. 模拟过程水文模型：这种水文模型是根据水文学原理，模拟水文过程的完整过程，如两块土地流域模型等。
3. 分布式水文模型：这种水文模型将流域分成小块，使用数学方程组描述每个块的水文过程，如TOPMODEL等。
三、水文模型的应用1. 洪水预报运用水文模型对降雨量和其他相关因素进行分析，可以预测洪水的可能发生时间和发生程度，从而指导社会公众采取有效的防范措施。
洪水预报的主要依据就是水文模型的建立和模拟。
2. 水资源规划水文模型能够对流域内的水资源的分布、产生和消耗进行模拟，从而合理规划水资源使用，实现水资源可持续利用。
3. 水文工程设计水文模型可用于水库、水电站、水闸等水利工程的设计、施工和管理。
对于不同水工程项目，根据其实际情况，可选择合适的水文模型，进行灵活应用。
4. 洪涝灾害预警及抗洪减灾洪涝灾害预警是指以洪涝灾害预报为依据，及时向公众发布预警信息，引导人们采取相应措施。
水文模型可预测洪涝灾害的发生和发展趋势，提供实时预警信息，为抗洪救灾提供有力的技术支持。
四、水文模型存在的问题1. 模型参数不确定性水文模型建立过程中，需要获取许多关键参数，这些参数都有一定的不确定性。
如果这些参数不准确，就会导致水文模型的建立和结果偏差。
四种水文模型的比较
四种水文模型的比较四种水文模型的比较摘要：水文模型是用数学的语言对现实水文过程进行模拟和预报，在进行水文规律的探讨和解决水文及生产实际问题中起着重要作用。
本文分别介绍了新安江模型、萨克拉门托（SAC）模型、SWAT模型以及TOPMODEL模型，并对这四种水文模型的蒸发计算、产流机制、汇流计算、适用流域、参数以及模型特点等不同方面进行了比较分析。
并结合对着4种模型之间的比较，作出了总结分析和展望。
关键词：新安江模型；SAC模型；SWAT模型; TOPMODEL模型；模型比较引言流域水文模型在进行水文规律研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。
新安江模型是一个概念性水文模型，1973年由赵人俊教授领导的研究组在编制新安江预报方案时，汇集了当时在产汇流理论方面的成果，并结合大流域洪水预报的特点，设计出的我国第一个完整的流域水文模型，至今仍在我国湿润和半湿润地区的洪水预报中得到广泛应用；萨克拉门托水文模型，简称SAC 模型，是R.C.伯纳什（Burnash）和R.L.费雷尔（Ferral ）以及RA麦圭儿（Mcguire ）于20世纪60年代末至70年代初研制的，是一个连续模拟模型，模型研制完成时间相对较晚，其功能较为完善，兼有蓄满产流和超渗产流，广泛应用于美国水文预报中；SWAT模型是美国农业部农业研究中心研制开发的用于模拟预测土地利用及土地管理方式对流域水量、水质过程影响的分布式流域水文模型；TOPMODEL为基于地形的半分布式流域水文模型，于1979年由Beven和Kirkby提出，其主要特征是将数字高程模型（DEM ）的广泛适用性与水文模型及地理信息系统（GIS）相结合，基于DEM数据推求地形指数，并以此来反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响，描述水流趋势。
本文对这四中水文模型从蒸发计算、产汇流计算、适用流域以及参数等方面进行分析比较，并得出结论。
1模型简介1.1新安江模型新安江模型是赵人俊等在对新安江水库做入库流量预报工作中，归纳成的一个完整的降雨径流模型。
(完整word版)三种水文模型比较
三种水文模型的比较新安江模型是一个概念性水文模型，新安江水文模型在我国已经应用多年，且效果显著，随着水文学和信息技术的不断发展，萨克拉门托（SAC）模型、TOPMODEL模型也逐渐在我国得到应用。
本文主要从产流机制、适用范围、参数以及汇流过程对三种水文模型进行了对比和总结。
下面结合表格从几方面来具体说明三个模型的相同点和不同点。
从产汇流原理及计算模式来说，新安江模型在每个子流域先进行蒸散发和产流计算，计算出子流域总产流量后通过自由水蓄水库结构进行三水源划分，对已经划分好的三种水源（地表径流、壤中流、地下水径流）分别按照各自的退水规律进行汇流计算（比如采用线性水库），得到子流域出口流量过程，对子流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算（比如马斯京根法）得到子流域在全流域出口的流量过程，然后将每块单元流域在全流域出口的流量过程同时刻线性叠加，即得到全流域出口总的流量过程，因此综合来看，是一个总—分—总的计算模式。
SAC模型中流域被划分为透水、不透水及变动不透水面积三部分，透水面积为主体；在透水面积上，根据土壤垂向分布不均土层分为上下两层；根据水分受力特征，上下土层蓄水量分为张力水蓄量和自由水蓄量，自由水可以补充张力水，但张力水不能补充自由水，上下土层通过下渗曲线连接，下渗计算是整个模型的核心。
径流来源于永久不透水面积和可变不透水面积上的直接径流，透水面积和可变不透水面积上的地面径流，透水面积上的壤中流、浅层与深层地下水。
汇流计算分为坡面汇流和河网汇流两部分，计算出的直接径流和地面径流直接进入河网，而壤中流、快速地下水和慢速地下水可用线性水库模拟。
各种水源的总和扣除时段内的水面蒸发4E ，即得河网总入流。
河网汇流一般采用无因次单位线。
总的来看是一个分—总的过程。
新安江模型在每个子流域先进行蒸散发和产流计算，计算出子流域总产流量后通过自由水蓄水库结构进行三水源划分，对已经划分好的三种水源（地表径流、壤中流、地下水径流）分别按照各自的退水规律进行汇流计算（比如采用线性水库），得到子流域出口流量过程，对子流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算（比如马斯京根法）得到子流域在全流域出口的流量过程，然后将每块单元流域在全流域出口的流量过程同时刻线性叠加，即得到全流域出口总的流量过程，因此综合来看，是一个总—分—总的计算模式。
基于人工智能和大数据驱动的新一代水文模型及其在洪水预报预警中的应用
基于人工智能和大数据驱动的新一代水文模型及其在洪水预报预警中的应用近年来，随着科技的快速发展，人工智能和大数据成为了各行各业的关键词。
在水文领域，基于人工智能和大数据的新一代水文模型的出现，为我们提供了更加准确和可靠的洪水预报预警工具。
本文将探讨基于人工智能和大数据驱动的新一代水文模型在洪水预报预警中的应用，并对其优势和未来发展进行分析。
一、新一代水文模型的概述新一代水文模型基于人工智能和大数据技术，以替代传统的统计模型和物理模型。
它通过对庞大的水文数据进行深度学习和模式识别，能够更准确地分析、预报和预警洪水情况。
与传统模型相比，新一代水文模型具有以下几个优势：1. 更高的准确性：借助人工智能算法，新一代水文模型能够分析复杂的水文数据，并提取潜在的规律和特征。
通过对历史洪水事件的学习和模拟，模型可以更加准确地预测未来的洪水情况，并提前做出相应的预警。
2. 更强的适应性：传统的统计模型和物理模型在处理非线性和非稳态的水文过程时存在一定的局限性。
而新一代水文模型通过多层次的神经网络结构，能够更好地适应不同类型和不同尺度的水文过程。
无论是小流域还是大流域，短时间尺度还是长时间尺度，新一代水文模型都能够有效地应对。
3. 更快的计算速度：传统的物理模型通常需要复杂的计算过程和大量的参数估计，计算速度较慢，尤其是在大尺度和高分辨率的情况下。
而新一代水文模型基于大数据和分布式计算平台，计算速度更快，可以实时更新和分析海量的水文数据，提高洪水预报预警的时效性。
二、新一代水文模型在洪水预报预警中的应用新一代水文模型在洪水预报预警中具有广泛的应用价值。
它能够实时地获取并分析水文数据，并通过对历史洪水事件和气象条件的学习，提前发现洪水的迹象，并提供准确的预警信息。
以下是新一代水文模型在洪水预报预警中的几个典型应用场景：1. 洪水预测：新一代水文模型能够对特定区域的水文过程进行实时模拟和预测。
通过对气象数据、土地利用数据和水位流量数据的分析，模型可以准确地预测洪水的发生时间、范围和强度，为相关部门和居民提供及时的预警信息，以便采取相应的防洪措施。
基于分布式水文模型的水土保持水文水资源效应研究
基于分布式水文模型的水土保持水文水资源效应研究传统的水土保持水文水资源常用的研究方法有两种，一种是水文法，另一种是水保法。
由于这两种研究方法还存在一些不合理之处，无法系统全面的分析出水土保持对水循环影响的作用关系，水资源评价口径只能通过水资源资料来进行了解，其分析结果对水土保持水文水资源效应研究没有多大的意义。
文章首先对分布式水文模型、WEP-L 模型进行了分析，结合黄河治理区实例，探讨水土保持下的水文水资源效应，具有一定的借鉴作用。
1 分布式水文模型的研究由于水体存在流动性、空间变异性的特点，现阶段水文模型有两种，分别是集总式水文模型、分布式水文模型，这两种水文模型最大的不同是其水体的水利学特征分布是否均匀，根据水利学分布特征的不同，两种水文模型在概念上有着很大的差别。
分布式水文模型是通过水流的偏微分物理方程来展示水体在流域时间、流域空间上的变化规律，考虑到周边环境、初始条件等数据，采用一种离散化的计算方式，对其进行分析求解。
影响水循环的因素有很多，模型参数主要依靠其水体移动介质的物理特性来测量、推算，分布式水文模型可广泛应用于对流域下垫面的研究。
1969年首次由国外学者研究出分布式水文模型，随着时代和科技的发展，分布式水文模型也越来越受到人们的关注，通过与计算机技术、地理信息系统技术、遥感技术等相关技术的运用，提出了分布式水文模型更多的功能与效用。
2 WEP-L模型基本原理及水资源评价口径2.1 WEP-L模型基本原理WEP-L模型是一种具有物理机制的分布式水文模型，通过参考WEP-L模型就能了解到自然界中水循环的各个要素模拟情况，WEP-L 模型的模拟对象包括天然与人工这两种，其中天然的对象是坡面-河道的主循环过程，人工的对象则是供-用-耗-排的侧支循环过程，这两种模拟对象的耦合关系需要水量平衡、各项循环要素间的水力联系得以实现。
WEP-L模型可由平面、垂直这两种结构形成，其平面结构由坡面汇流计算出各项高带高程、坡度、Manning糙率系数等，通过一维运动坡法计算流体的坡面径流，从其流域最上游开始计算，直到追算至最下游，凡是河道内存在下游条件汇流就可使用一维运动坡法。
基于水热平衡的分布式水文模型研究与应用
第２２卷 第１期２０２４年１月中国水利水电科学研究院学报（中英文）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ．２２ Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ，２０２４收稿日期：２０２３－０５－０９；网络首发时间：２０２３－１１－２１网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１０．１７８８．ＴＶ．２０２３１１２０．１５１２．００１基金项目：国家重点研发计划项目（２０２３ＹＦＣ３０１０７０４）；光合基金Ａ类（ｇｈｆｕｎｄ２０２３０２０１８２８３）；中国水科院“五大人才”计划项目（ＪＺ０１９９Ａ０３２０２１）；中国水科院减灾中心“基础研究型”科技创新人才项目（ＧＹ２２０５）；北京市重点实验室开放基金项目（ＨＹＤ２０２０ＯＦ０２）作者简介：阚光远（１９８５－），博士，高级工程师，主要从事水文物理规律模拟与预报研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｋａｎｇｙ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ文章编号：２０９７－０９６Ｘ（２０２４）－０１－００１５－１３基于水热平衡的分布式水文模型研究与应用阚光远１，２，３，４，李纪人１，２，３，４，喻海军１，２，３，４，丁留谦１，２，３，４，何晓燕１，２，３，４，梁 珂５（１．流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００３８；２．中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；３．水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京 １０００３８；４．水利部京津冀水安全保障重点实验室，北京 １０００３８；５．北京中水科工程集团有限公司，北京 １０００４８）摘要：分布式水文模型在水利部“四预”建设中发挥了至关重要的作用，但无径流资料区（简称无资料区）分布式水文模拟技术仍需进一步完善。
从水热循环产汇流理论、模型构建与求解、模型参数率定三个方面入手，改进传统分布式水文模型。
提出了耦合热量平衡的流域产汇流理论，揭示了水量热量动力学过程耦合机理和水热循环通量量化关系。
水文模型的分类
一、 试题简述流域水文模型的类型及其应用问题水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？论述流域水文模型的类型及其特征？水文模型的分类水文模型分为物理模型和数学模型两类。
物理模型是一种比尺或比拟模型模拟，前者将研究对象的原型按一定的比例在实验室内建成物理模型，先对模型进行观测分析，然后根据相似律再对原型的物理过程进行定性或定量分析，后者是以一些物理量来比拟水的某些特性的模型。
数学模型则首先针对人们已掌握的流域径流形成的物理机制，应用物理定律建立其数学描述方程式，然后用数学方法时行求解，从而获得各种情况下流域降雨与径流之间的定量关系。
数学模型又可分为确定性模型和随机模型两类。
确定性模型是描述水文现象必然规律的数学结构；随机模型描述水文现象随机性规律的数学结构。
确定性模型可分为集总式和分散式模型两种，前者忽略水文现象的空间分布差异。
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧随机模型分散式模型集总式模型确定性模型数学模型比拟模拟比尺模拟物理模型水文模型数学模型相对于物理模型的优点：1、数学模型的所有条件都可以由原型所观测的数据直接给出，不受比尺的限制，即数学模型无相似律问题。
2、数学模型的边界及其它条件既可严格控制，也可随时按实际需要改变。
3、数学模型的通用性强，只要研制出一种适合的软件就可用于解决不同的实际问题。
4、数学模型具有理想的抗干扰能力，只要条件不变，重复模拟可得到完全相同的结果，不会因人、因地而异。
5、数学模型的研制费用相对便宜，运行处理费用更加便宜。
流域水文模型的分类流域水文模型以流域为研究对象，对流域内发生降雨径流这一特定的水文过程进行数学模拟，即把流域上的降雨过程，模拟计算出流域出口断面的流量过程。
从流域水文模型的发展和应用来看，流域水文模型属于数学模型，可分为确定性模型和随机模型，我们通常所说的是指确定性模型。
从反映水文运动物理规律的科学性和复杂性程度而言，流域水文模型通常被分为三大类：系统模型（即黑箱模型，back-box model）、概念性模型（conceptual model）、物理模型（physically-based model）。
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分布变化大 因此很有可能出现临近站降雨变化很大 而且该流域相邻雨量站间距离往往超过
因
而可以说资料误差是引起模型应用误差的一个很重要的原因 从表 可以看出 检验洪水用的洪水
都较小 时间上 采用新安江模型编制的洪水预报系统在
年汛前就投入使用
年 月份之后
的 次洪水是实时预报的结果 对于新安江模型应该是检验
而且都是模拟结果偏大 对于大洪水 个模型的径流深误差都是有偏的 而且也都是模拟结果偏大 对
于中小洪水 个模型的径流深误差基本是无偏的 均值略微偏大
从洪峰来看 对于特大洪水
模型和改进新安江模型的洪峰误差基本上是无偏的 而改进
模型的洪峰偏小
对于大洪水
模型和改进
模型的洪峰偏小 而改进的新安江模型的洪峰偏大
留 是一个参数
土壤水流计算 水流在土壤中的运动包括土壤非饱和层重力排水 土壤饱和层出流和饱和坡面
流 非饱和层重力排水由式 计算 即
式中 为时间参数 式 的单位是 ? 时段长
土壤饱和层出流 即基流 由式 计算 即
?
当土壤饱和时 即
时 会产生饱和坡面流
式 式 的单位均为 ? 时段长
汇流计算 由 法计算出栅格流向 生成河网 并建立栅
表 个模型次洪模拟结果特征值统计
洪峰相对误差
径流深相对误差
峰现时差?
效率系数
率 定 期
绝对值平均 检 验 期
绝对值平均
注 值指其绝对值的均值
基于子流域的
基于子流域的新安江模型 洪峰相对误差 径流深相对误差和峰现时差的均
选取 次洪水 其中 次用来率定模型的参数 次用来检验 表 列出了 个模型对卢氏站时
文模型已成为当今水文科学研究的热点 难点和重点之一
和
提出的
模型和
赵人俊 提出的新安江模型是两个有代表性的模型 这两个模型自从提出以来就得到了广泛地应用和
改进
作者曾在
产流机制基础上提出了一个基于 栅格和地形的分布式物理模型
模型 本文将
模型和新安江模型与 结合和改进 建立了另外两个
分布式水文模型 最后将 个模型同时应用于黄河支流的洛河流域进行比较 以探讨模型的可靠性并
对于中小洪水 个模型的洪峰都偏大 从峰现时间来看 对于特大和大洪水 个模型的峰现时间
误差基本上无偏且很小 对于小洪水 个模型的峰现时间都有点提前 从过程拟合来看 个模型
都是对大洪水的模拟效率系数高 模拟效果好 对特大洪水 中小洪水的模拟效率系数略低 模拟效果略
差 资料误差 例如 对于第 次洪水 即
式中
是单元栅格 上 时段的实测器皿蒸发量
是单元栅格 上 时段的植被及根系截
留层缺水量
是单元栅格 上的植被及根系截留层最大截流量 是一个参数
式中
是单元栅格 上 时段的土壤非饱和层蓄水量 不包括植物截留部分 在降水满足植物的
最大截留之后 降水再补充土壤层
是单元栅格 上 时段的土壤非饱和层缺水量 包括植物截
格演算次序矩阵 采用
水流演算法将水流逐栅格演算
如图 所示
栅格水流都流入 出流量为
由
法 式 演算到 得
则 出流量
为
之及自身产流量 之和 式
图 基于网格的
其中
洪水演算法
基于子流域的
模型和基于子流域的新安江模型
模型结构 将
模型和新安江
模型与 结合 构建了两个分布式水文模
型 将流域划分成子流域 分别采用
模型 和 新 安 江 模 型 进 行 子 流 域 的 平 均
汇流带平均地形指数的关系如下式
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金资助项目
作者简介 李致家
男 山西运城人 教授 主要从事水文预报研究
图 单元汇流带示意
图
栅格垂向分层及水分运动概化
式中 是单元栅格 上的土壤缺水量 是单元汇流带的平均土壤缺水量
是单元栅格 的地
形指数
即单元汇流带平均地形指数 是土壤孔隙有关的参数 是单元栅格
结果表明在该研究流域上 个模型都能很好地进行水文过程模拟 其中基于 栅格的
模型可取得
更好的效果
关键词
模型 新安江模型 分布式水文模型
黄河
中图分类号
文献标识码
自 世纪后半叶 许多水文模型被提出并应用于实际
随着地理信息 遥感等空间测量技术
的迅速发展 水文模型与其结合日益紧密 利用地理信息和遥感技术考虑流域空间变异性的分布式水
对模型进行改进
模型
定义单元汇流带 即汇向同一段河道的栅格组成的汇流区域 单元汇流带内只有一条河道 如图
所示 将流域划分成栅格 图中流域有 条河道 因此可以划分成 个单元汇流带 模型以
为
基础提取水系 划分子流域 建立栅格的拓扑关系 通过单元汇流带建立栅格间土壤缺水量之间的关系
进行单个栅格产流计算 再以流向为基础生成河网 采用
饱和水力传导率与其消减系数的比值 作为参数 假设 关系
同栅格内土壤中黏土 沙土和壤土含量满足
式中 沙
黏 和壤
土 黏土和壤土中的取值
沙
沙
黏
黏
壤
壤
指单元栅格 内土柱中沙土 黏土和壤土的含量 沙
和指
黏
壤
在沙
植被及根系截留计算 利用遥感图象 可以得到每个栅格上的土壤覆盖类型 并将土壤覆盖类
型分类合并为四类 树林 灌木 草地 含作物地 和不透水地 认为同类土地覆盖参数
消峰作用 如
次洪水 个模型的模拟结果都在主峰后出现一个明显的较小洪峰 而实测流
量过程没有这个明显的小洪峰 出现这种结果有可能就是农田灌溉和水利工程蓄水造成的 因此 对
于分布式的水文模型 如果有流域的前期遥感资料和水文资料 可以确定流域上前期的蓄水状态 以提
高模拟的精度 模型结构 不管多么复杂的水文模型或水力学模型 都是实际水文流域的概化 既
植被及根Βιβλιοθήκη 系最大截留量 取值相同 在单元栅格 上 时段的降水量 扣除截留
得净雨
植物截留
是一个变量 计算中降雨首先满足植物截留
蒸散发计算 在
模型中 蒸散发计算在垂向上分为两层 植被及根系截留层蒸散
发和土壤非饱和层蒸散发 蒸散发先发生在植被及根系截留层 当植被及根系截留层的水分蒸发完毕
后 土壤非饱和带将会受到蒸散发损失 计算分别采用式 和式
间步长为 的各次洪水计算结果特征值 从表 可以看出 个模型的精度基本一致 从统计结果可
见
模型在洪峰误差控制 径流深误差控制和过程拟合程度等方面上都比基于子流域的
模型表现好 这说明
较
有所改进 这也证明了
理论
的正确性和可靠性 尽管基于子流域的新安江模型在洪峰误差控制和径流深误差控制上略好于
模型 但是在峰现时差控制和过程线拟合程度上
模型比新安江模型表现好
这也从一 定 程 度 上 反 映 出 了完 全 分 布 式 水 文 模型 应 有 的 优 势 只 要 进 一 步 完 善 产 流 计 算 方 法
模型会有更好的表现
如果按照洪峰流量对洪水进行划分 确定洪峰大于
的洪水为特大洪水
的洪水为大洪水 小于
的洪水为中小洪水 这样就有 次特大洪水 次大洪水 次中小洪
个原因 其一是对于北方地区 植被较差 耕作土壤层较薄 一般形成洪水和特大洪水的是雷暴雨 雨强
很大 表层土壤受雨水的冲击很容易板结 阻碍了进一步下渗 其二是在本次研究中 计算时段 取
实际上当充分供水时 在 就可以达到稳定入渗 国外研究说明 对于单点产流总是超渗产流
的机制 但对于流域来讲 由于水流的流动使得水分重新分布 则是以蓄满产流为主
法将栅格的水流按栅格依次汇合
直至出口断面栅格 得到流域总出流过程
产流计算
模型的每个栅格在垂直方向上分为四层 图 植被及根系截留层 土壤
非饱和层 土壤饱和层和基岩 水分只在上三层运动 将单元汇流带内的栅格通过土壤缺水量建立联
系 借鉴了
模型的部分产流理论 在栅格上进行产流计算
单元汇流带内单元栅格上的土壤缺水量 单元汇流带的平均土壤缺水量 单元栅格地形指数和单元
次洪水 洛南 官坡 古城等雨量站缺少雨量资
料 而采用临近站代替 结果 个模型的模拟过程的第 个洪峰出现时间都偏后近
还有第 次洪
水即
次洪水 柏峪寺 古城 前刘家岭 张家凹等雨量站都缺少雨量资料 而采用临近雨量
站资料代替 从模型应用结果统计来看 个模型的模拟结果都出现了模拟洪峰值偏小 模拟径流深偏
大 模拟效率系数不高的问题 在该流域水文气象特征介绍和暴雨分析中 已经提到在该流域降雨空间
结论和讨论
本文提出了
模型 并且与新安江模型和
一起应用到半湿润的洛河流域 取
得了较好的计算结果 但也存在一定的问题 需要进一步的研究 人类活动与水利工程的影响 在
洛河流域上 存在大量农田和部分小型水利工程 如小塘坝 小蓄水坝 小水库等 这些农田和水利工程
会起到类似植被截留的作用 会造成径流深减少 另一方面 农田灌溉和水利工程蓄水还会起到一定的
年月 文章编号
水利学报
第 卷第期
基于 的
和分布式水文模型的应用比较
李致家 张珂 姚成
河海大学 水资源环境学院 江苏 南京
摘要 本文采用 地形分布技术和栅格技术 对
和新安江水文预报模型进行基于 的技术改造 构
建了基于 栅格的
水文模型和基于 的
和新安江分布式水文模型 并将 个模型应用
于黄河支流 洛河卢氏以上流域的水文模型的参数率定和模拟比较 以探讨 技术的应用和模型的适应性
面积百分比为
第 个汇流区距离出口的平均水流路径为
第 个汇流区的平均水流速度为
则每个汇流区的汇流时间为
若计算时段长为 第一个汇流区的水流最先到达出口断面 其滞后时段为