水文模型心得

水文模拟的相关认识
水文模拟是通过水文模型对自然系统的动态描述，进而揭示复杂的水文现象实质。

水文模型可以分为随机模型、确定模型、随机—耦合模型；也可以分为集总式模型、分布式模型；还可以分为物理模型、数学模型等。

现今，数学模型是目前最简单、应用最为广泛、发展速度最快的模型。

水文模拟可追溯到1858年Mulvany建立的推理公式方法、1932年Sherman的单位线、1933年Horton的入渗方程、1948年Penman 的蒸发公式等,这些标志着水循环各种过程模拟的进展。

随后,水文模拟经历了三次“革命”。

第一次革命发生在19世纪60年代，当时的计算机数字革命给予了水文模拟更加方便使用。

第一类是研制的用于洪水预报的概念性模型，如SAC模型、日本的水箱模型、中国的新安江模型、瑞典的包夫顿模型。

第二类是基于物理基础的分布式水文模型。

Freeze和Harlan提出了分布式水文模型的构造框架。

第二次革命是建立在卫星和雷达的是大量信息的提供，水文模拟所需的数据精度大大提高，并且逐渐迈向实用领域。

21世纪，第三次革命的到来。

随着人们需求的不断增长，水文模拟不单单只是研究产汇流机制，也注重水文循环和大气圈、植被、土地利用等之间的相互作用。

此时，GIS和数据库技术向水文模拟注入了新的血液。

水文模型是水循环研究、水文机理研究、水资源管理、水环境保护的基本工具。

但是在我们建立水文模型和水文模拟过程中存在很多问题：
1.模型问题。

如今我们大多数情况下使用的SWAT模型、MIKE模型、
AGNPS模型、Stanford模型等，都是从国外引进的。

尽管在我国某些区域，相应的模型与当地实际情况拟合比较好，但是由于这些模型内部结构是以国外的环境情况为基础做的。

所以，我们需要从模型内部结构、其方案、算法上出发建立出适合我国国情的模型
2.数据瓶颈。

无论是哪种模型，其对数据要求精度及数量特别高，
一般涉及水文数据、土地利用、土壤类型、地形、植被等。

现在利用3S技术等进行数据收集，较于以前数据，精度大大提高，也省去了很多的人力物力。

可是，中国的这些数据共享度低或数据缺失很多。

3.尺度问题。

水文模拟过程中时间及空间尺度对模型的复杂性、结
构及资料的输入有很大影响，还有水文模型中的尺度如何转换也没有实质性的突破。

如果可以定量的解决尺度问题，将会大大地减少模拟的误差及节约资本。

现在水文多尺度模拟方法有相邻关系法、聚合解聚法、抽象化法、面向对象法。

由于水文尺度问题在实际中的必要性，其研究方法越来越受到关注。

4.模型参数的估计及模型的验证。

参数估计现在比较热的就是神经
网络方法，还未出现适用于各种模型的通用参数估计方法，以后的趋势即寻找多目标全局优化技术的成熟。

而模型的验证很大程度上离不开有效数据。

5.无资料地区的水文模拟及相关系数的确定。

对于无资料地区的地
区水文模拟可以采用相似性分析方法进行相关参数的确定，可是土地利用情况、植被状况等对模拟影响在一定程度上也是挺大的。

解决这类问题对于无资料地区水文模拟也是非常重要的。

6.水文模型的使用。

水文模型的建立主要的目的还是投入社会实际
生产之中，可使大量的参数及使用的要求会提高投产的难度。

所以，发展简单实际的水文模型，制定相关的水文手册，简单易懂的模拟及结果分析是发展的目标之一。

SWAT模型的相关了解：SWAT模型是一个流域水文水质模型，是优秀的非点源污染模型之一，主要用于大流域的长时间序列连续模拟计算。

SWAT模型是基于物理基础的，采用回归方程来描述输入、输出变量间关系的传统模型，需要详细的流域信息，包括水、土壤特性、地形、植被、土地管理措施等，并将物理过程与水循环、泥沙运动、氮循环等结合起来。

SWAT模型在国外，特别是北美地区有很多方面的成功应用如非点源污染控制、水质评价、洪水短期预报等。

但是，由于北美地区和中国的实际情况有很大差别，而且很多标准与国内不同，所以在国内要应用SWAT模型必须去改造模型数据库。

还有一点，就是模型的驱动需要大量的数据。

鉴于，国内水文、气象等各种数据缺乏，这也是实际应用上很大的一个困境。

在非点源污染的模拟研究中，运用SWAT模型需要大量的数据进行建库，如Dem、土地利用、气象数据、土壤类型、水文资料等。

然后运行SWAT 模型并且经过选择和反复调整参数，对参数变化所产生的影响做
出定性上的归纳，确定模型主要参数。

最后，就是验证模拟结果的精度。

[1]沈冰,黄领梅,李怀恩等.水文模拟研究评述[J].西安理工大学学
报,2004,20(4):351-355.DOI:10.3969/j.issn.1006-4710.2004.04.004.
[2]吴磊,马孝义.黄土高原水土流失型非点源污染过程模拟研究进展[J].中国科技论
文,2015,(13):1497-1506.DOI:10.3969/j.issn.2095-2783.2015.13.005.
[3]戚晓明,陆桂华,金君良等.水文尺度与水文模拟关系研究[J].中国农村水利水
电,2006,(11):28-31.DOI:10.3969/j.issn.1007-2284.2006.11.009.
[4]尹雄锐,夏军,张翔等.水文模拟与预测中的不确定性研究现状与展望[J].水力发
电,2006,32(10):27-31.DOI:10.3969/j.issn.0559-9342.2006.10.009.
[5]陈利群,刘昌明,袁飞等.大尺度资料稀缺地区水文模拟可行性研究[J].资源科
学,2006,28(1):87-92.DOI:10.3321/j.issn:1007-7588.2006.01.015.
[6]李家科,刘健,秦耀民等.基于SWAT模型的渭河流域非点源氮污染分布式模拟[J].西安理工大学学报,2008,24(3):278-285.DOI:10.3969/j.issn.1006-4710.2008.03.005.
[7]胡远安,程声通,贾海峰等.非点源模型中的水文模拟--以SWAT模型在芦溪小流域的应用为例[J].环境科学研究,2003,16(5):29-32,36.DOI:10.3321/j.issn:1001-6929.2003.05.008.
[8]庞靖鹏,徐宗学,刘昌明等.SWAT模型研究应用进展[J].水土保持研
究,2007,14(3):31-35.DOI:10.3969/j.issn.1005-3409.2007.03.011.
[9]任立良,刘新仁.数字时代水文模拟技术的变革[J].河海大学学报(自然科学
版),2000,28(5):1-6.DOI:10.3321/j.issn:1000-1980.2000.05.001.
[10]施征,包为民,瞿思敏等.基于相似性的无资料地区模型参数确定[J].水
文,2015,35(2):33-38.DOI:10.3969/j.issn.1000-0852.2015.02.007.
[11]原晓平,刘少峰,田贵中等.基于DEM的格尔木河流域水系分维分析[J].国土资源遥
感,2013,25(1):111-116.DOI:10.6046/gtzyyg.2013.01.20.
[12]刘晋,魏新平,王军等.SWAT模型在密赛流域的应用与比较研究[J].水
文,2014,34(6):49-54.DOI:10.3969/j.issn.1000-0852.2014.06.009.
[13]王守荣,KANG Lili,石英等.兰江流域气候与水文模拟研究[J].气象学
报,2008,66(3):320-328.DOI:10.3321/j.issn:0577-6619.2008.03.003.
《现代水文模拟与预报技术》,李致家，河海大学出版社
《分布式水文模型理论与方法》，郝振纯，科学出版社。