分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

为了促进我国的流域水资源管理综合效益的提升，需要根据分布式流域水文模拟模型展开分析，以实现对其内部模式总体结构的深入应用，促进其特点的深入了解，保证流域水资源管理综合效益的提升。为了实现对流域水文模拟模型的有效应用，需要流域水资源的相关管理人员做好相关的分析工作。

标签：水文模拟；管理应用；研究深化；探究

1 关于分布式降雨径流模拟模型及其TOPMODEL模型的分析

1.1 国外的分布水文模式的发展历史比较长的，其经历了一个比较长的历史发展阶段，逐渐实现了该模型分析理论系统的健全。该模型的研究理论起源于一篇关于物理基础数值模拟理论的文章。随着时代经济的不断发展，美国的关于SWAT模型的理论体系不断得到健全，出现了THALES模型模式，该模式是一种分布式的参数模型，其具备一定的矢量高程数据。随着经济模式的不断深化，国际科学经济技术的不断发展，其分布式水文模式诞生，该模式实现了对各个环节的综合比如空间参数校准、河流演算环节等。无论是PRM模型还是SLURP 模型其都属于分布式水文模型。比较典型的地表分布式水文模拟模型包括SWAT 模型及其TopModel模型。

TopModel模型的发展是符合时代的发展潮流的，该模式是以变源产流是基础条件的。通过对地形空间变化的深入了解，来实现其结构模式的优化，促进其DEM推求地形指数的有效应用。在地形指数应用过程中，可以通过对相关数据信息的应用，来剖析流域水文的循环现象，实现其水流趋势的深入分析，该模式可以实现对相关环节的水源面积变动情况的模拟。TOPMODEL模型结构和概念比简单，优选参数少，充分利用了容易获取的地形资料，而且与观测的物理水文过程有密切联系。模型已被应用到各个研究方面，并不断发展、改进，反映了降雨径流模拟的最新思想。但TopModel并未考虑降水、蒸发等因素的空间分布对流域产汇流的影响。

1.2 SWAT模式是一种应用范围比较广泛的流域水文模型，该模式具备比较常的物理机制性，在某些发达国家中实现了广泛的普及，比如加拿大及其相关北美洲地区。该模式通过对相关空间数据信息的应用，促进其各个流域各个水文运作过程的模拟，比如化学物质的变化情况等。通过对模式的应用，促进其流域离散化环节的优化，实现其蒸发环节、降水环节等的优化，从而深入剖析人类行为和流域水文循环之间的关系。通过对该SWA T运作模式的研究，实现对流域情况的有效模拟，以满足日常工作的需要。SWA T模拟的流域水文过程被分为两大部分：陆面部分，它控制着每个流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等的输入量；水循环的水面部分。它决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移运动。SWAT 采用现代Windows 界面，是一个模型和GIS 的综合型系统，它模拟了水和化学物质从地表到地下含水层再到河网的运动过程，可以用于几千平方英里的流域盆地的水质水量模拟。它适用于具有不同的土壤类型、不同的土地利用

方式和管理条件下的复杂大流域。

2 关于分布式地下水模拟模型的分析

地下水文模拟模型的范围是比较广泛的，比较常见的物理模型、数值模型等。通过对数值模拟模型的应用，实行对地下水文物理过程的有效模拟，其具备相当高的精度型，具备很好的应用效果，它是目前地下水文模拟系统的重要一个组成部分。数值模拟模式分为两种模式分别是有限单元法及其有限差分法。这两种模式具备各自的应用特跌，目前来说，在国际上应用比较广泛的地下水数值模拟模型主要有FeFlow、ModFlow等模式，每一种模式都应用于特定的场景，以实现日常工作的稳定运行。ModFlow是一套专门用于孔隙介质中三维地下水流数值模拟的模型。自ModFlow问世以来,它已经在全美甚至在全世界范围内,在科研、生产、环境保护、城乡发展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用,成为最为普及的地下水运动数值模拟的计算软件。ModFlow主要采用三维有限差分方法进行模拟，ModFlow不仅可以用于模拟孔隙介质地下水的运动,而且可以用来解决裂隙介质中的地下水流动问题。经过合理的概化,ModFlow还可以用来解决空气在土壤中的流动。

通过对ModFlow程序结构的优化，以满足日常工作的需要，它是一种应用效益比较高的地下水流数值模拟软件，其应用范围是比较广泛的，这与其自身的优势是分不开的，其顺应了低地下水流数值模型的发展局势，具备比较强大的实用性。其包含了以下的内容，比如离散方法的应用、程序设计结构的模块化应用等。通过对矩形网格的应用，来保证ModFlow工作模式的稳定发展，促进工作环节的优化。因而对于处理复杂地质体中的地下水三维渗流场模拟方面存在着不足，没有有限元三角剖分灵活多变。Feflow是由德国Wasy水资源规划系统研究所研制开发的地下水模型软件包。它采用有限元法进行复杂二维和三维稳定/非稳定水流和污染物运移模拟。Feflow的有限元方法允许用户快速构建模型来精确地进行复杂三维地质体的地下水流及运移分析，在这方面其功能要强于ModFlow。

3 关于流域水循环综合模拟模型的分析

3.1 随着知识经济时代的不断发展，各种计算机应用技术、科学理论体系不断发展，其促进了水文模式研究方法的进步，从而促进相关流域整体水循环模拟系统的健全，满足了现实工作的需要。其流域内水循环系统具备一定的规律性，比如其大气降水运动、地层水运动、地下渗流运动等。通过对其地下水运作环节的模拟，来促进流域整体水循环模拟环节的优化。只有保持其处理方案的健全，才能实现其处理方式的优化，保证水循环模型的精度的提升。下面以欧洲的SHE 模型为例介绍整体水循环模拟模型在流域水资源管理中的应用。SHE模型是一个典型的整体分布式水循环模拟模型。在SHE模型中，流域在平面上被划分成许多矩形网格，这样便于处理模型参数、降雨输入以及水文响应的空间分布性；在垂直面上，则划分成几个水平层，以便处理不同层次的土壤水运动问题。SHE 模型为研究人类活动对于流域的产流、产沙及水质等影响问题提供了理想化的工具。

为了促进河道流模式的有效应用，需要掌握其必要的运作资料，实现其流域整体水循环模式环节的稳定发展，如果不具备合理的资料运作基础，是很难促进其整体水循环模拟体系的稳定发展的。这需要实现其MMS模式的有效应用。从根本上而言，MMS是一套相互匹配的子程序，它们可以被一起编译，以表征一个特定流域。这些子程序被称为模块，分别描述降雨、蒸腾、地表漫流、地下水、日射、蒸发、融雪、河川径流和森林生长。

3.2 通过对这些模型的应用，来满足日常工作的需要，许多的水文模型都具备一系列的工作侧重点。在模型应用过程中，要要以实现决策要求为目的，促进其各个模型的有效应用，促进其各个适用范围的优化。实现对相关模型结构特点的深入了解，保证其适应性的提升。要针对模型的相关运作条件，保证其良好状态的保持，促进其现实工程的开展。满足实际场景对于模型的数据信息的需要，实现其相关信息采集方案的优化，促进流域水文模式的稳定应用，保障流域水文模型的有效开发。模型对不同数据源获取信息的能力。大多数流域水文模型软件具有数据输入能力，以尽量减少数据输入的工作量。模型对用户的要求。用户必须有什么样的专业知识和技能才能成功运用模型？用户群有这些技能吗？用户需要运行一段系统才能掌握运转它的必要技能吗？通过检视模型的用户界面通常能够得到这些问题的答案，用户界面越完善，学习曲线越短；在线帮助越好，所需专门技能就越少。

4 结束语

流域水文模拟模型的有效应用，离不开其流域数据的有效收集，只有促进这两者的有效协调，才能满足日常工作的需要。