生态水文模型与展望共29页
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生态水文的发展战略与展望
探索与揭示形成生态格 局和过程的水文学机制
一、生态水文学的学科需求 生态需水估算
河流生境（环境）流量
多尺度的 水与生态问题
流域生态水调度与管理
二、生态水文学研究的问题
二、生态水文学研究的问题
核心：水与生态的关系 1. 河湖生态水文
二、生态水文学研究的问题
河湖生态系统
是与人类居住环境最为密切的载体 水文过程是其基础
二、生态水文学研究的问题
水与生态系统的质量关系曲线
1级表示最好的生态质量，5级表示最差的生态质量
10
9
地下水位(m)
8
盐分含量(%)
7
6
5
4
3
2
1
5级
4级
3级
2级
1级
附图1 乔木（胡杨林）生境质量曲线图
二、生态水文学研究的问题
基础理论研究与模型
二、生态水文学研究的问题
生态水文学的发展
二、生态水文学研究的问题
以中国西部塔里木河流域下游为例：
地下水的变化直接影响植被生态系统的质量
塔里木胡杨林生态系统： • 当地下水位埋深低于3米，生长比较好， • 当地下水位埋深大于6米，胡杨林开始凋萎，接近死亡； • 当地下水位埋深大于9米，胡杨林无法存活。
二、生态水文学研究的问题
塔里木河下游地下水位埋深大于9米死亡的胡杨林
仅以武汉市为例，2016年汛期暴雨灾害造成全市12个区 75.7万人受灾。直接经济损失22.65亿元，…。
造成武汉市等超大城市严重的 内涝因素很多，但其中一个重要的 原因是城市水生态退化严峻！
据统计，素有“百湖”之称的 武汉市，近30年来武汉市的湖泊面 积减少了228.9 km2, 近10年减少 11.4 km2。
一、生态水文学的学科需求 生态需水估算
河流生境（环境）流量
多尺度的 水与生态问题
流域生态水调度与管理
二、生态水文学研究的问题
二、生态水文学研究的问题
核心：水与生态的关系 1. 河湖生态水文
二、生态水文学研究的问题
河湖生态系统
是与人类居住环境最为密切的载体 水文过程是其基础
二、生态水文学研究的问题
水与生态系统的质量关系曲线
1级表示最好的生态质量，5级表示最差的生态质量
10
9
地下水位(m)
8
盐分含量(%)
7
6
5
4
3
2
1
5级
4级
3级
2级
1级
附图1 乔木（胡杨林）生境质量曲线图
二、生态水文学研究的问题
基础理论研究与模型
二、生态水文学研究的问题
生态水文学的发展
二、生态水文学研究的问题
以中国西部塔里木河流域下游为例：
地下水的变化直接影响植被生态系统的质量
塔里木胡杨林生态系统： • 当地下水位埋深低于3米，生长比较好， • 当地下水位埋深大于6米，胡杨林开始凋萎，接近死亡； • 当地下水位埋深大于9米，胡杨林无法存活。
二、生态水文学研究的问题
塔里木河下游地下水位埋深大于9米死亡的胡杨林
仅以武汉市为例，2016年汛期暴雨灾害造成全市12个区 75.7万人受灾。直接经济损失22.65亿元，…。
造成武汉市等超大城市严重的 内涝因素很多，但其中一个重要的 原因是城市水生态退化严峻！
据统计，素有“百湖”之称的 武汉市，近30年来武汉市的湖泊面 积减少了228.9 km2, 近10年减少 11.4 km2。
水利工程中的水文模型与预测
水文模型的预测功能：预测未 来水文情势，为水利工程提供 依据
提高精度和可靠性的方法：优 化模型参数、改进计算方法、
增加监测数据等
5
水文模型在水利工 程中的实践案例
水文模型在洪水预报中的应用
水文模型简介：介绍水文 模型的基本概念、原理和 分类
洪水预报的重要性：阐述 洪水预报在水利工程中的 重要性和作用
现象的本质和规律
统计性模型：利用历史观 测数据，通过统计分析建
立水文变量之间的关系
数值模拟模型：通过数值 求解偏微分方程，模拟水
文现象的时空变化
混合模型：结合概念性、 统计性和数值模拟模型的 优点，提高预测精度和可
靠性
水文模型的发展历程
早期水文模型： 基于经验公式
和统计方法
现代水文模型： 基于物理过程
程效益
6
水文模型的发展趋 势和未来展望
水文模型的发展趋势
模型精度提高： 通过改进算法和 增加数据量，提 高模型的预测精 度
模型集成：将多 个模型进行集成， 提高预测的准确 性和可靠性
模型应用范围扩 大：从传统的洪 水预测、水资源 评估等领域，扩 展到气候变化、 环境污染等领域
模型与信息技术 的融合：利用大 数据、人工智能 等技术，提高模 型的智能化和自 动化水平
象的变化趋势。
水文模型预测的方法：包括黑 箱模型、灰箱模型和白箱模型 等，每种方法都有其适用的场
景和局限性。
水文模型预测的应用：在水资 源管理、防洪减灾、生态环境 保护等领域具有重要应用价值。
水文模型预测的步骤和方法
数据收集：收集历史水文数据、气象 数据等
模型选择：选择合适的水文模型，如 黑箱模型、灰色模型等
水文模型的未来展望
课件-(7水环境数学模型及预测)
人类活动的热排放
主要为火力发电厂、冶炼厂等冷却水的排放，可按随水 流迁移的热交换公式进行计算
6
5.1.2水体与大气的热交换
A R E C
辐射热通量
R I RI G RG S I G S
I为入射的太阳短波辐射通量；RI为被水面反射的太阳辐 射通量；G为入射的大气长波辐射通量；RG为G被水面反 射的大气辐射通量；S为水面发出的长波辐射热通量，单 位均为J/(m2.h)
12
5.1.3河流水温模型
程序步骤如下：
（1）计算上断面的初始水温。进入上断面的热量有干流 来水和支流来水带来的热量及排污热量，与水流充分混 合后，得到从上断面流入本河段的起始水温T0
W q T0 TI Tx TI QC p Q
热污染源引起 的水温变化 支流引起的水 温变化
9
5.1.3河流水温模型
类似于一维水质基本方程，可以写出河流 纵向一维水温迁移转化基本方程：
T T 2T u E 2 ST t x x
E为热量在水中的扩散、离散系数；ST为微元河段关于水 温的源漏项。一般河流中的扩离散作用远小于移流作用， 可忽略不计，则上式可简化为
T T u ST t x
20
5.2.2 QUAL - Ⅱ河流水质综合模型
各水质变量之间的相互关系
1-大气复氧作用；2-河底生物的耗氧；3-碳化合物BOD耗氧；4-光合 作用产氧；5-氨氮氧化耗氧；6-亚硝酸盐氮氧化耗氧；7-碳化合物 BOD的沉淀；8-浮游植物对硝酸盐氮的吸收；9-浮游植物对磷酸盐磷 的吸收；10-浮游植物代谢产生磷酸盐磷；11-浮游植物的死亡和沉淀； 12-浮游植物代谢产生氨氮；13-底泥释放氨氮；14-氨氮转化为亚硝 21 酸盐氮；15-亚硝酸盐转化为硝酸盐；16-底泥释放磷
生态水文模型与展望
一、统计模型法。统计模型法是以LAI为因变量，以光谱 数据或植被指数作为自变量建立的估算模型，即LAI=f(x)。 其中，x为光谱反射率或植被指数。国内外大量的研究关注 植被指数与LAI的相关关系，从而推算叶面积指数。统计 模型形式灵活，但属于经验性，对于不同的数据需要重新 拟合参数，模型需要不断地调整，因此许多的学者致力于 研究出具有普适性的LAI定量模型。
2.3 遥感应用于生态水文模型时应注意的问题及应用前景
由于遥感数据具有分布式特点，可以提供面状信息而非点 状信息，直接或间接测量常规手段无法测量到的生态水文 变量和参数(如区域土壤湿度)，因此在生态水文模型的应 用中有着广泛的应用前景。但由于遥感数据的自身存在不 确定性，遥感数据的时空分辨率与生态水文过程尺度不匹 配等问题的存在，限制了遥感的应用。
④ 数据不仅是可见光的信息，也可以是多光谱的 信息，有利于利用与水文地质有关的谱段信息；
⑤ 可获得遥远的、无人可及的偏僻区域的信息。
2.2遥感在生态水文模型中的主要应用 目前遥感在生态水文模型中的应用，在生态水文模型中
的应用，体现在遥感可以为生态水文模型提供输入数据 和关键参数。遥感在生态水文模型中的应用，大致可以 分为两大类：一是直接应用，为模型准备输入数据，如 应用遥感来反演降水量等。二是应用卫星遥感资料来推 算生态水文过程相关的参数和变量，如推算植物地生物 物理参数等。
模型采用SCS径流曲线数法模拟地表径流，可以模拟壤 中流和地下径流；对泥沙模拟采用MUSLE方程，主要 模拟的污染物为磷、氮，考虑了地表径流流失、入渗流 失、化肥输入等物理过程，有机氮矿化、反硝化等化学 过程以及作物吸收等生物过程，氮除了具有溶解和非溶 解两种物理状态外，还分为有机氮、作物氮和硝酸盐氮 三种化学状态，氮的生物固定、有机氮向无机氮的转化 以及溶解性氮随壤中流的迁移等过程，有机氮又被划分 为活泼有机氮和惰性有机氮两种状态，以及氨态氮挥发 过程的模拟。
2.3 遥感应用于生态水文模型时应注意的问题及应用前景
由于遥感数据具有分布式特点，可以提供面状信息而非点 状信息，直接或间接测量常规手段无法测量到的生态水文 变量和参数(如区域土壤湿度)，因此在生态水文模型的应 用中有着广泛的应用前景。但由于遥感数据的自身存在不 确定性，遥感数据的时空分辨率与生态水文过程尺度不匹 配等问题的存在，限制了遥感的应用。
④ 数据不仅是可见光的信息，也可以是多光谱的 信息，有利于利用与水文地质有关的谱段信息；
⑤ 可获得遥远的、无人可及的偏僻区域的信息。
2.2遥感在生态水文模型中的主要应用 目前遥感在生态水文模型中的应用，在生态水文模型中
的应用，体现在遥感可以为生态水文模型提供输入数据 和关键参数。遥感在生态水文模型中的应用，大致可以 分为两大类：一是直接应用，为模型准备输入数据，如 应用遥感来反演降水量等。二是应用卫星遥感资料来推 算生态水文过程相关的参数和变量，如推算植物地生物 物理参数等。
模型采用SCS径流曲线数法模拟地表径流，可以模拟壤 中流和地下径流；对泥沙模拟采用MUSLE方程，主要 模拟的污染物为磷、氮，考虑了地表径流流失、入渗流 失、化肥输入等物理过程，有机氮矿化、反硝化等化学 过程以及作物吸收等生物过程，氮除了具有溶解和非溶 解两种物理状态外，还分为有机氮、作物氮和硝酸盐氮 三种化学状态，氮的生物固定、有机氮向无机氮的转化 以及溶解性氮随壤中流的迁移等过程，有机氮又被划分 为活泼有机氮和惰性有机氮两种状态，以及氨态氮挥发 过程的模拟。
水文模型应用于大尺度多流域的研究历史与展望
Construction &DesignForProject工程建设与设计【作者简介】赵泓博（1990~），男，河南周口人，硕士在读，从事水文模型对极端降水的模拟研究。
1引言20世纪60年代以来，全球经济和科技的迅猛发展对全球气候变化造成了很大的影响，全球出现极端天气的情况越来越多，已经对经济的高速发展造成了一定影响、对人们物质需求和生命健康造成了威胁。
极端天气在全球范围内出现的频率越来越高。
沿海地区河网错综复杂，年降水量富足，人类活动频繁，在这些地区极易受到台风暴雨的影响，给人们的生产生活造成极大的不便和损失。
台风造成的破坏面大，所经流域多，对各类水文模型（如GSFLOW 、SWAT 、PRMS 等）模拟结果的精度都会有一定的损失。
出于精度的要求，目前国内外水文模型的研究尺度大多还是限于单个流域和小范围区域，因此，如果能在精度允许的范围内对水文模型的研究尺度扩展到大尺度多流域，具有现实意义和使用价值。
2国内外水文模型的发展历史水文模型的研究对象是大气中的水的循环过程。
目前，流域水文模型主要应用于水文模拟、水文预报、水资源规划与管理、产沙输沙、污染物运移等领域[1]。
水文模型的发展最早可以追溯到1851年Mulvaney 提出的推理公式、1932年Sherman 的单位线、1933年Horton 的入渗方程、1948年Penman 的蒸发公式等，是水文模拟技术取得重要进展的标志[2]。
随着科技的进步、计算机技术的发展以及人们对大自然水文过程的不懈探索，形成了早期的一些概念性的水文模型，其主要是考虑径流形成过程的物理过程，在这类模型中，主要是依据一些物理参数和经验参数对模型进行设置和校核，边界条件比较理想水文模型应用于大尺度多流域的研究历史与展望Research History and Prospect of the Application of Hydrologic Model inLarge-Scale and Multi-Basin赵泓博（同济大学，上海200092）ZHAO Hong-bo(Tongji University,Shanghai 200092,China)【摘要】回顾了国内外水文模型的发展历史，介绍了从传统的概念性水文模型到现在比较流行的分布式水文模型的原理与方法，对比了2种模型的优缺点，阐述了水文模型的尺度和多流域的研究进展，论述了大尺度多流域水文模型的应用价值，同时，预测了大尺度多流域水文模型今后的发展趋势。
河流生态系统结构功能模型及其应用ppt
1水文-生物-生态功能河流连续体4－D模 型
河流水文-水力学因子三维连续性； 营养物质流和能量流空间连续性； 生物群落结构空间连续性； 信息流空间连续性； 水文、生物及河流生态系统演变和 进化的动态特征
2 水文过程与生态过程耦合模型
2 水文过程与生态过程耦合模型
水文循环的 生态学意义
河流非连续化
水坝
堤防
b) 河流的非连续化－水文情势变化
• 水库运行期服从于防洪和兴利调度，自然 河流的脉冲式水文周期变化趋于均一化
流量(m3/s)
2000
建库后多年日平均流量 建库前多年日平均流量
1500
1000
500
0 1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 天数
洪水脉冲的生态功能
洪水脉冲的生态功能 河流－滩区系统是有机物高效利用系统 提高了河流－漫滩系统的动态连通性 洪水脉冲的信息流功能 洪水脉冲提高了生物群落多样性
信息流功能
• 长江的四大家鱼每年5~8月水温升高到18℃以上时， 如逢洪水，家鱼便集中在重庆至江西彭泽的38处 产卵场进行繁殖。
• 家鱼在涨水第一天开始产卵，如江水不再继续上 涨或涨幅很小，产卵活动即告终止。
传统水库调度模式所存在的问题
径流调节 低温水下泄 泄洪掺气 清水下泄 蓄水运行
洪水脉冲减弱 影响鱼类繁殖 鱼类气泡病 下游冲刷，地貌变化 富营养化
3.模拟自然水文情势的水库泄流方式
选择标志性物种，建立相应的数学模型。
小浪底水库泄流
调查、掌 握水库建 成后由于 水文情势 变化产生 的不利生 态影响。
营养物质的 人类和生物群落 造就了空间 载体和介质 的可再生资源 异质性的生境
洞庭湖生态水文研究进展与展望
洞庭湖生态水文研究进展与展望代稳;吕殿青;王金凤;马士彬;仝双梅【摘要】生态水文科学研究的核心内容是揭示不同尺度、多层次的环境条件下生态景观变化与水文过程的相互响应机理,尤其是植物与水之间的相互关系.介绍了洞庭湖生态水文的主要研究内容,基于洞庭湖生态水文物理和化学过程研究不够完善,生态水文模型数量少、创新少,生态水文修复起步晚且单一等问题,指明了加强洞庭湖生态水文的机理研究、完善和改进洞庭湖生态水文模型、提高生态水文修复在洞庭湖治理中的作用等生态水文的研究方向,以期为洞庭湖后续的研究提供参考.【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2016(015)002【总页数】7页(P186-192)【关键词】耦合;水文过程;生态动力格局;洞庭湖【作者】代稳;吕殿青;王金凤;马士彬;仝双梅【作者单位】六盘水师范学院,贵州六盘水 553004;湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南长沙 410081;湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南长沙 410081;六盘水师范学院,贵州六盘水 553004;六盘水师范学院,贵州六盘水 553004;六盘水师范学院,贵州六盘水 553004【正文语种】中文【中图分类】X171;Q14;P343生态水文学（Ecohydrology）［1］一词是1992年的都柏林国际水与环境大会上提出来的，主要研究水文过程与生态动力格局的耦合关系，表现在水文过程对生态格局的影响和生态动力格局对水文过程的影响［2—3］。
生态水文学是一门水文学和生态学的边缘交叉学科，探讨土壤、植被系统的生态水文过程，综合考虑气候-植被-土壤-水文［4］的相互作用和调控机理。
生态水文学包括水生态系统的生态水文学（水生-生态水文学Aquatic-Ecohydrology）和陆生生态系统的生态水文学（陆生-生态水文学Terrestrial-Ecohydrology）［5］，水生生态水文学主要包括湿地生态水文、河流生态水文、湖泊生态水文等。
生态水文学学科发展和方法概述
［4 ］
去， 如文化遗产、 古水文、 生态演替形式； 应用系统科 ［3 ］ “预见” 学和 方法识别未来情景 。
。 此外， 流域水循环是
生物地球化学演化的结果， 需要理解多种尺度环境
收稿日期： 2012-02-18 ； 修回日期： 2012-05-15 基金项目： 国家自然科学基金重点项目（ 41030745 ） ； 国家自然科学基金面上项目（ 41071354 ） 资助 作者简介： 吕 文（ 1986- ） ， 女， 江西九江人， 博士研究生， 主要从事土地利用生态水文效应 。
专著名称 Mires： Process，exploitation and conservation Ecohydrology and Hydroecology Ecohydrology： Darwinian Expression of Vegetation Form and Function Environment in Asia Pacific Harbours Dryland Ecohydrology Ecohydrology： Vegetation Function， Water and Resource Management Use of Landscape Sciences for the Assessment of Environmental Security Present and Future Hydroecology and Ecohydrology： Pase， Year in Ecology and Conservation Biology Ecohydrology： Processes，Models and Case Studies： An Approach to the Sustainable Management of Water Resources Forest Hydrology and Biogeochemistry： Synthesis of Past Research and Future Directions
去， 如文化遗产、 古水文、 生态演替形式； 应用系统科 ［3 ］ “预见” 学和 方法识别未来情景 。
。 此外， 流域水循环是
生物地球化学演化的结果， 需要理解多种尺度环境
收稿日期： 2012-02-18 ； 修回日期： 2012-05-15 基金项目： 国家自然科学基金重点项目（ 41030745 ） ； 国家自然科学基金面上项目（ 41071354 ） 资助 作者简介： 吕 文（ 1986- ） ， 女， 江西九江人， 博士研究生， 主要从事土地利用生态水文效应 。
专著名称 Mires： Process，exploitation and conservation Ecohydrology and Hydroecology Ecohydrology： Darwinian Expression of Vegetation Form and Function Environment in Asia Pacific Harbours Dryland Ecohydrology Ecohydrology： Vegetation Function， Water and Resource Management Use of Landscape Sciences for the Assessment of Environmental Security Present and Future Hydroecology and Ecohydrology： Pase， Year in Ecology and Conservation Biology Ecohydrology： Processes，Models and Case Studies： An Approach to the Sustainable Management of Water Resources Forest Hydrology and Biogeochemistry： Synthesis of Past Research and Future Directions
生态水文模型与展望
3.1 GIS在生态模型中的应用概述 GIS和遥感结合可以提供大量的常规方法无法得到的信息， 这些信息对于流域尤其是大流域会是海量的。但一般生态 水文模型的数据管理功能相对较弱。GIS在多源空间数据 以及非空间数据的获取、存储以及管理方面的功能已趋成 熟，许多地理信息系统商业软件如ARCGIS可以和大型商业 数据库如ORACLE镶嵌，能充分发挥大型数据库的空间数 据管理功能。利用GIS可将遥感、专题图件、传统实测实 验数据等多种数据源统一，使数据具有统一的格式、坐标、 投影、比例尺等．方便的建立数据库，通过各种数据模型 和数据结构将多源、大量的生态水文数据统一管理、复杂 的检索并提取所需要的各种信息，为生态水文过程模型提 供基本数据源．能够方便得实现数据共享，为模型的进一 步模拟单元划分以及参数化提供支持。
遥感技术对蒸散发的估算，其主要原理是利用可见光、
近红外和热红外波段的反射和辐射信息及其变化规律 进行相关参数的反演，结合近地面的风速、温度、湿 度信息，通过能量平衡方程，得出计算需要的参数和 变量。国内外关于蒸散发的遥感估算研究已有不少， 针对不同的研究区和卫星遥感资料提出了众多基于遥 感的蒸散发模型，李小文把遥感估算蒸散模型分为三 类：平衡余项法，SEBAL模型和SEBS模型，其中 SEBAL模型由于其所需辅助参数较少、估算精度较高， 得到国内外学者的认可，被广泛应用于世界各地不同 的气候条件下的国家和地区。
2.3 遥感应用于生态水文模型时应注意的问题及应用前景
由于遥感数据具有分布式特点，可以提供面状信息而非点
状信息，直接或间接测量常规手段无法测量到的生态水文 变量和参数(如区域土壤湿度)，因此在生态水文模型的应 用中有着广泛的应用前景。但由于遥感数据的自身存在不 确定性，遥感数据的时空分辨率与生态水文过程尺度不匹 配等问题的存在，限制了遥感的应用。
遥感技术对蒸散发的估算，其主要原理是利用可见光、
近红外和热红外波段的反射和辐射信息及其变化规律 进行相关参数的反演，结合近地面的风速、温度、湿 度信息，通过能量平衡方程，得出计算需要的参数和 变量。国内外关于蒸散发的遥感估算研究已有不少， 针对不同的研究区和卫星遥感资料提出了众多基于遥 感的蒸散发模型，李小文把遥感估算蒸散模型分为三 类：平衡余项法，SEBAL模型和SEBS模型，其中 SEBAL模型由于其所需辅助参数较少、估算精度较高， 得到国内外学者的认可，被广泛应用于世界各地不同 的气候条件下的国家和地区。
2.3 遥感应用于生态水文模型时应注意的问题及应用前景
由于遥感数据具有分布式特点，可以提供面状信息而非点
状信息，直接或间接测量常规手段无法测量到的生态水文 变量和参数(如区域土壤湿度)，因此在生态水文模型的应 用中有着广泛的应用前景。但由于遥感数据的自身存在不 确定性，遥感数据的时空分辨率与生态水文过程尺度不匹 配等问题的存在，限制了遥感的应用。
水文模型介绍PPT课件
水文模型
定义：
据 Di ski n和 Clarke对模型所下的定义 : 模型 是一个复杂系统的简化体现 ,那么水文模型就是 对复杂水文系统的一种简化体现 。
具体地说 ,水文模型就是用一种特定的表达方式 来概化一定的水文系统 ,使它能够代表实际的水 文系统 ,并在一定的目标下代替实际的水文系统 。
通俗地说 , 水文模型就是用数学语言或物理模 型对现实水文系统进行刻划或比拟 , 并在一定的
第17页/共24页
新安江模型
三水源新安江模型：
4）汇流计算 新安江模型将流域汇流划分为两个阶段进行:河网
汇流阶段，河道汇流阶段。 河网汇流阶段采用一个时变线性系统按地面、壤
中和地下径流分别进行汇流计算，然后将经过流域调 蓄的各径流成分累积，并将总的径流 Q 演算到单元流 域的出口。
河道汇流采用马斯京根分段演算法。
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水文模型
分类：
按照应用学科划分 ① 工程水文模型 ; ② 农业水文模型 ; ③ 土壤水 文模型 ; ④ 森林水文模型 ; ⑤ 都市水文模型等 。 依照研究对象分类 ① 降水模型 ;② 气温模型 ; ③ 蒸散发模型 ; ④ 土 壤水模型 ; ⑤ 地下水模型 ; ⑥ 地表径流模型 ; ⑦ 水资源模型 ; ⑧ 水质模型等 。 按 照 研 究 对 象 的 目 标 分 第6页/共24页
各层蒸散发的计算原则是，上层按蒸散发能力蒸发，上层 含水量蒸发量不够蒸发时，剩余蒸散发能力从下层蒸发，下层 蒸发与蒸散发能力及下层蓄水量成正比，并要求计算的下层蒸 发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散发系数 C。否则， 不足部分由下层蓄水量补给，当下层蓄水量不够补给时，用深 层蓄水量补给。
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定义：
据 Di ski n和 Clarke对模型所下的定义 : 模型 是一个复杂系统的简化体现 ,那么水文模型就是 对复杂水文系统的一种简化体现 。
具体地说 ,水文模型就是用一种特定的表达方式 来概化一定的水文系统 ,使它能够代表实际的水 文系统 ,并在一定的目标下代替实际的水文系统 。
通俗地说 , 水文模型就是用数学语言或物理模 型对现实水文系统进行刻划或比拟 , 并在一定的
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新安江模型
三水源新安江模型：
4）汇流计算 新安江模型将流域汇流划分为两个阶段进行:河网
汇流阶段，河道汇流阶段。 河网汇流阶段采用一个时变线性系统按地面、壤
中和地下径流分别进行汇流计算，然后将经过流域调 蓄的各径流成分累积，并将总的径流 Q 演算到单元流 域的出口。
河道汇流采用马斯京根分段演算法。
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水文模型
分类：
按照应用学科划分 ① 工程水文模型 ; ② 农业水文模型 ; ③ 土壤水 文模型 ; ④ 森林水文模型 ; ⑤ 都市水文模型等 。 依照研究对象分类 ① 降水模型 ;② 气温模型 ; ③ 蒸散发模型 ; ④ 土 壤水模型 ; ⑤ 地下水模型 ; ⑥ 地表径流模型 ; ⑦ 水资源模型 ; ⑧ 水质模型等 。 按 照 研 究 对 象 的 目 标 分 第6页/共24页
各层蒸散发的计算原则是，上层按蒸散发能力蒸发，上层 含水量蒸发量不够蒸发时，剩余蒸散发能力从下层蒸发，下层 蒸发与蒸散发能力及下层蓄水量成正比，并要求计算的下层蒸 发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散发系数 C。否则， 不足部分由下层蓄水量补给，当下层蓄水量不够补给时，用深 层蓄水量补给。
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水环境系统模型PPT课件
物的离散程度越好，在弥散系数增大时， Cmax将下降，且延长污染物的通过时间。
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二维流场中的分布特征 对于二维稳态的污染物分布，如果令
即在排污点下游X断面上污染物在横向 呈正态分布。
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三、天然水体水质数学模型（考虑多污染指标因
素）
1、河流中的基本水质问题。
一是由其自身的运动变化规律决定的， 如：放射性物质的蜕变。
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另一种是在环境因素的作用下，由 于化学的或生物的反应而不断衰减。如： 可生化降解的有机物在大气或水体中的微 生物作用下的氧化分解过程。试验和实际 观测数据都证明，该衰减符合一级反应动 力学规律，即：
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2、环境质量基本模型（现象模型中扩散方程的进一步简
Kc——BOD降解速度常数，与温度有 关。
第34页/共39页
K K θ ， c，T=
T-20 c，20
θ在1.047左右（T=100~350C）
系来估K计c可。由试验室中测定生化需氧量和时间关
生
河流中BOD衰 物降解还包括沉
减速 淀作
度常 用（
数KsK）r故不：仅
包括
Kr=Kc+Ks， Kr可由下式估算：
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（二）一维河流水质模型的解析解 1、稳态模型：
（C为对时间对断面的平均值） 若边界条件为：
C |x=0=C0
C |x =∞=C0
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则解为：
一般来说，非潮汐河流其弥散作用影 响很小，即Dx=0，则控制方程为：
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2、瞬时源一维方程解析解：（非稳态） 对于瞬时突然排放污染物的情况，方
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二维流场中的分布特征 对于二维稳态的污染物分布，如果令
即在排污点下游X断面上污染物在横向 呈正态分布。
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三、天然水体水质数学模型（考虑多污染指标因
素）
1、河流中的基本水质问题。
一是由其自身的运动变化规律决定的， 如：放射性物质的蜕变。
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另一种是在环境因素的作用下，由 于化学的或生物的反应而不断衰减。如： 可生化降解的有机物在大气或水体中的微 生物作用下的氧化分解过程。试验和实际 观测数据都证明，该衰减符合一级反应动 力学规律，即：
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2、环境质量基本模型（现象模型中扩散方程的进一步简
Kc——BOD降解速度常数，与温度有 关。
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K K θ ， c，T=
T-20 c，20
θ在1.047左右（T=100~350C）
系来估K计c可。由试验室中测定生化需氧量和时间关
生
河流中BOD衰 物降解还包括沉
减速 淀作
度常 用（
数KsK）r故不：仅
包括
Kr=Kc+Ks， Kr可由下式估算：
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（二）一维河流水质模型的解析解 1、稳态模型：
（C为对时间对断面的平均值） 若边界条件为：
C |x=0=C0
C |x =∞=C0
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则解为：
一般来说，非潮汐河流其弥散作用影 响很小，即Dx=0，则控制方程为：
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2、瞬时源一维方程解析解：（非稳态） 对于瞬时突然排放污染物的情况，方
生态水文学ppt
山柳菊 鸡冠草 凤仙花 羊狐茅
老鹳草 沙伯早熟禾 总状花 直立委陵菜
9
植物水分关系
• 多数植物体内的水流是由水压差驱动的。 根据汁液上升的内聚力－张力理论，水分 移动是由叶的蒸腾表面张力驱动的。表面 张力降低了蒸腾生境的水压，导致水分从 根里向上流动。 • 在溶质被渗透障碍物所阻的时候，水分移 动比溶质移动容易，水流通过膜进出细胞 的运动是由细胞内外之间的水势差所驱动 的。 • 植物体内水势差主要是由压力差和溶质势 差所决定的。通过根的水流通常是由土壤 水分和植物基部压力差所驱动的。 10
32
湿地的水化学成分
• 关于湿地的水化学问题已经做过大 量研究工作，研究的重点在于：了 解水化学条件；确定供水化学过程 及其量化问题；探讨化学与湿地植 被的关系。 • 与植物种分布和湿地植被有直接关 水文条件对水化学有很大影 系的水化学问题包括： 响；植物种的生长和分布更
水力传导率
11
凋萎和渍水
• 凋萎是指植物在干旱时的软柔、松弛和下垂 状态。 • 凋萎在叶上表现的最明显。叶靠细胞膨压维 持其形状，当膨压降到零时，叶就出现凋萎 现象。 • 植物接近凋萎点时，气孔传导度逐渐丧失， 蒸腾量和光合作用随之降低。 • 渍水指土壤水分饱和或积水的一种环境条件 ，可能持续几小时或数月之久。 • 渍水往往影响根的形态和生理活动。当根的 水分通量受阻日趋严重时，可引起对水淹敏 感的植物凋萎和落叶，耐水淹植物由于根的 12 适应性反应不容易受渍水影响。
25
斑块状植被的生态水文效应
26
干旱区生态水文模型
• 描述生态水文模型动态的数值模型，从大气 环流模型的回格到个体植物这一系列尺度上 应用；就时间尺度而言，以几小时用以模拟 过程和事件，以几百年用于模拟气候变化。 • 针对干旱区开发的模型很多，包括水文模型 、生态模型和生态水文耦合模型。 • 模型需要采用可变时段进行模拟：用高分辨 率时段模拟短暂和突发性事件，用低分辨率 时段模拟上述活动以外时间的通量； • 应采用适用于干旱区稀疏作物的蒸散方程； • 需要采用足够小的空间尺度描述干旱区土壤 、地面和植被性质的空间变异性。
老鹳草 沙伯早熟禾 总状花 直立委陵菜
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植物水分关系
• 多数植物体内的水流是由水压差驱动的。 根据汁液上升的内聚力－张力理论，水分 移动是由叶的蒸腾表面张力驱动的。表面 张力降低了蒸腾生境的水压，导致水分从 根里向上流动。 • 在溶质被渗透障碍物所阻的时候，水分移 动比溶质移动容易，水流通过膜进出细胞 的运动是由细胞内外之间的水势差所驱动 的。 • 植物体内水势差主要是由压力差和溶质势 差所决定的。通过根的水流通常是由土壤 水分和植物基部压力差所驱动的。 10
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湿地的水化学成分
• 关于湿地的水化学问题已经做过大 量研究工作，研究的重点在于：了 解水化学条件；确定供水化学过程 及其量化问题；探讨化学与湿地植 被的关系。 • 与植物种分布和湿地植被有直接关 水文条件对水化学有很大影 系的水化学问题包括： 响；植物种的生长和分布更
水力传导率
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凋萎和渍水
• 凋萎是指植物在干旱时的软柔、松弛和下垂 状态。 • 凋萎在叶上表现的最明显。叶靠细胞膨压维 持其形状，当膨压降到零时，叶就出现凋萎 现象。 • 植物接近凋萎点时，气孔传导度逐渐丧失， 蒸腾量和光合作用随之降低。 • 渍水指土壤水分饱和或积水的一种环境条件 ，可能持续几小时或数月之久。 • 渍水往往影响根的形态和生理活动。当根的 水分通量受阻日趋严重时，可引起对水淹敏 感的植物凋萎和落叶，耐水淹植物由于根的 12 适应性反应不容易受渍水影响。
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斑块状植被的生态水文效应
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干旱区生态水文模型
• 描述生态水文模型动态的数值模型，从大气 环流模型的回格到个体植物这一系列尺度上 应用；就时间尺度而言，以几小时用以模拟 过程和事件，以几百年用于模拟气候变化。 • 针对干旱区开发的模型很多，包括水文模型 、生态模型和生态水文耦合模型。 • 模型需要采用可变时段进行模拟：用高分辨 率时段模拟短暂和突发性事件，用低分辨率 时段模拟上述活动以外时间的通量； • 应采用适用于干旱区稀疏作物的蒸散方程； • 需要采用足够小的空间尺度描述干旱区土壤 、地面和植被性质的空间变异性。