第22卷第8期2007年8月
地球科学进展
ADVANCES I N EARTH SC I E NCE
V o.l22N o.8
A ug.,2007
文章编号:1001-8166(2007)08-0810-08
大气水文模式耦合研究综述*
杨传国1,2,林朝晖2,郝振纯1,余钟波1,刘少峰2
(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;
2.中国科学院大气物理研究所,北京100029)
摘要:首先阐明大气水文模式耦合的必要性,总结作为二者耦合的共同界面)))陆面模式的发展过程。在此基础上,从耦合研究方法和目的出发,分4个类别详细论述当前国内外大气水文模式耦合研究的现状。指出了单向耦合不足和进行双向耦合所面临的几个关键问题包括:尺度问题、次网格分布非均匀性、降水模拟等。未来要求充分利用/3S0、四维变分同化等新技术和新方法,加强多学科的联合研究,深入开展大气水文模式的双向耦合试验和敏感性分析,研究大气)植被)土壤)水文系统的交互影响,从根本上提高大气和水文模式的模拟和预报水平。
关键词:水文模式;大气模式;耦合;陆面过程
中图分类号:P333;P334192文献标识码:A
自然因素和人类活动引起的气候变化问题对水循环的影响日益明显,越来越受到人们的关注。一些水文气候事件,如降水和融雪过程,影响着洪水干旱发生的频率和历时,决定工农业、生活用水和水电能源的可用水资源量,并影响河流的水生态系统。开发大气水文耦合模式系统,有助于提高大气模式和水文模式的预报精度及延长水文模式的预报期,并可用于研究水循环对气候变化及人类活动的响应。对于实时洪水预报预警、水资源可持续利用、缓解水资源供需矛盾及促进区域经济规划和发展等方面具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
1大气水文模式耦合的必要性
大气水文模式耦合是大气模式应用与改进的重要方面,也是水文工作者模拟和预测水文过程并研究其机理的重要方法。目前,世界气候研究计划(WCRP)及其下属的气候变率和可预报研究部分(CL I V AR)、全球能量与水循环试验计划(GE W-EX)、国际地圈生物圈计划(I G BP)下的水循环生物圈方面(BAH C)等国际大型研究计划,都强调研究大气水文耦合模式,订正模式误差,提高预测技巧和发展集合预报方法,开展逐日)季年时间尺度的连续天气、气候和水文水资源预测。这些计划强调在进行大气水文预测的基础上,开展区域或流域水资源影响评价研究,评估气候变化对水文水资源及经济、生态、环境的影响。然而由于大气模式和水文模式各自相对独立的发展过程和服务部门,使得单独一种模式无法理想实现整个大气过程及水循环过程的现实描述,有必要发挥模式各自优势,进行模式耦合,拓宽大气水文研究领域。
不论是全球气候模式(GC M s)、区域气候模式(RC M s),还是数值天气预报模式(N W Ps),采用的陆面过程模拟主要通过近地表的大气强迫,给出陆面能量收支和水量平衡的现实描述,有效地估计陆气之间的能量水汽通量。陆面模式虽然考虑陆面水文过程,但不能模拟完整的闭合水文循环,大多存在以下局限性:
(1)径流是流域对降水的响应,没有反映地表
*收稿日期:2005-09-20;修回日期:2006-06-12.
*基金项目:国家自然科学基金项目/东亚季度预报中土壤温度影响的定量评估及其初始化研究0(编号40575040);/流域水文过程与农业非点源污染物迁移转化相互作用机理研究0(编号:50679018);中国科学院创新团队国际合作伙伴计划资助.
作者简介:杨传国(1981-),男,山东青州人,博士研究生,主要从事水文水资源研究.E-m ai:l ychg@m ai.l https://www.doczj.com/doc/177539254.html,
径流、壤中流及地下径流形成的时间差异。
(2)未考虑下垫面次网格分布非均匀性对产流影响。
(3)没有考虑土壤水分侧向运动及河流与地下水的相互作用,导致错误的土壤湿度场,进而又影响大气模式的边界层结构以及降水预报。
而当前水文模式重在陆面降雨径流模拟和水分收支的计算上,较少考虑能量平衡。加强大气水文耦合模式研究,有助于解决下述水文问题:
(1)无资料流域水文预报[1](Pred i c ti o ns in Un-gauged B asi n s,PUB计划):水文预报从经验公式、集总模式走到分布式模式,一个共同点是大部分研究均着眼于有资料流域,现在全球还存在诸多资料匮乏的流域,而且已具备资料的流域可能因为环境变化使得历史资料不可用而变为无资料流域。
(2)建立洪水干旱预警系统:由于洪水干旱等造成的巨大损失,人们强烈需要一个水文气候预报预警系统以减小损失;高分辨率的大气水文耦合模式将是该系统的组成部分。
(3)研究气候与水文要素的相互反馈,模拟大尺度流域的水文气候过程,认识流域尺度水文循环,进行流域水资源综合评价和水资源管理。
(4)水文模式模拟的径流和土壤湿度分布有利于改进和提高大气模式预报精度。
2大气水文模式耦合的共同界面)))陆面模式
陆面过程包括发生在陆面上所有的物理、化学、生物过程,以及这些过程与大气间相互关系,涉及到生物圈、冰雪圈、水圈等。陆面是水文循环过程的重要控制载体,影响着地表水量平衡,是水文模式和大气模式均不可或缺的一环。
陆面过程研究出现于20世纪50年代。Budyko 于1956年提出了简单陆面方案来参数化大气和陆面相互作用。60年代末第一代GC M出现以后,陆面过程作为GC M中的一个分量来表达,以保证系统的能量和水分守恒。陆面模式的发展经历了3代:第一代从60年代末到70年代,用空气动力学总体输送公式和均匀的陆地表面参数简单地参数化土壤水蒸发和地表径流,即Bucket模式。第二代包括80年代以来在陆面参数化过程中显式地引入了植被生物物理过程的陆面模式,本质上它们属于土壤)植被)大气间传输方案(SVATs,So i-l V egetati o n-A-t m ospheric T ransfer Sche m es)。从90年代以后,随着植物生理学、生态学研究的显著进展及卫星遥感技术的应用,考虑植物吸收CO2进行光合作用的生物化学模式被引入陆面模式中,模拟植物生长并响应气候的变化,即考虑碳循环作用的第三代陆面过程模式。这类模式的代表有S i B2、AV I M[2]和LS M等。戴永久等[3]以I A P94、BATS、LS M为原型,综合现有陆面模式的优点,发展了新一代通用陆面过程模式CL M。孙菽芬等[3]发展了简化的季节性积雪模式SAST,利用相对简化的参数化方案描述复杂积雪模式中最重要的物理过程,根据较少的分层求解雪盖内部过程和各物理量的变化,使积雪水文过程模拟有了进一步改善。在国际陆面参数化方案比较计划(PI LPS)的推动下,至今已有30多种方案先后参与了该项目的不同阶段,结果表明陆面模式均各有优缺点,径流模拟的方法也不尽相同(表1)。目前已出现了一些综合考虑大气)植被)水文作用的分布式模式,如V I C、MODC OU、S WEAB、DH SVM、TO-PLATS、M I K E SHE-SVAT等。
SVATs作为一种比较成熟的模拟陆面过程的方法,近年来已被耦合到全球(区域)气候模式以及数值天气预报模式的预报中。但从水文学角度看,多数陆面模式未能反映土壤湿度的侧向分布,缺乏汇流的概念。而水文模式重在降雨产汇流过程模拟和水分收支计算,对气候、植被、雪盖、人类活动的相互作用与反馈过程的模拟不够充分,忽略对能量平衡的考虑,尚未实现完整水文循环的模拟。已耦合到大气模式中的陆面模式,正是大气水文模式耦合的共同界面。二者的耦合体现了矛盾的对立统一,对水文模式要求保留其水量平衡模拟方法,尤其是产汇流过程等,而能量平衡、植被作用等的描述采用陆面模式参数化方案;对大气模式要求引入水文模式方法,改善陆面模式对水文过程描述的不足,最终提高模式模拟预报的精度。
3大气水文模式耦合研究途径
自20世纪90年代以来,国内外大气水文学界加强了模式耦合研究。在此基础上,Pietronir o[6]归纳提出了大气水文模式耦合理论的概念性框架:利用一个共同的陆面模式耦合大气模式和水文模式,加强大气模式对陆面过程的描述,改善水文模式预报能力,为大气模式提供更精确的水分能量输入;并利用不同层次多级嵌套,实现大气模式和水文模式
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第8期杨传国等:大气水文模式耦合研究综述
表1常见陆面模式基本情况总结
T ab le1B asic i n troduc ti on s of so m e land surface m ode ls
模式名称冠层
层数
分层数
T s Q s
强迫场
(输入场)
截流
过程
遵循的定律径流机制
冠层土壤热量土壤水分地表径流地下径流
BASE133Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是空气
动力学
热力
扩散
Ph ili p-
de V ri es
超渗产流重力排水
BATS123Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是P-M强迫)
恢复
Darcy
定律
类似V I C的
蓄满产流
重力排水
BUCK011-否隐式热平衡Bu cket+
vari ati on
蓄满产流bucket drai n age
CLASS133Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是P-M热力
扩散
Darcy
定律
超过地表蓄水
能力产流
重力排水
I AP94133Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps -P-M热力
扩散
Darcy
定律
最上层蓄满后
产流
-
I SBA122Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是空气
动力学
强迫)
恢复
强迫)
恢复
类似V I C的蓄
满产流
重力排水
M OSA I C123Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是P-M强迫)
恢复
Darcy
定律
蓄满产流考虑坡度作用
的重力排水
PLACE1750-是空气
动力学热扩散Darcy
定律
超渗产流侧向流和
重力排水
SS i B123Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W 是P-M强迫)
恢复
扩散
方程
蓄满产流重力排水
UK M O144Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps -P-M热力
扩散
Darcy
定律
超渗产流重力排水
V I C-3L123Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是P-M热力
扩散
V ariab l e
i n fil trati on
三层V I C蓄
满产流
非线性A rno
基流机制
CL M11010Pr,Ta,W s,H u,
SW,L W,Ps 是二流近似
理论
热力
扩散
Darcy
定律
TOP M ODEL
产流
侧向流和
重力排水
注:Pr:降水;Ta:空气温度;W s:风速;H u:湿度;S W:向下短波辐射;L W:向下长波辐射;Ps:表面气压;P-M:代表Penm en-M onteit h定律;Ts:土壤温度;Q s:土壤湿度;-表示情况不详(参考文献[4]和[5])
的双向耦合,然后对2个模式分别进行率定。目前,多数研究属于单向耦合或部分耦合,即利用含有陆面过程的大气模式的输出(主要是降水和蒸发)驱动水文模式,而水文模式输出的径流、土壤湿度等未对大气模式形成反馈。另外部分研究[7,8]较有效地开展了大气水文模式的双向耦合。
3.1利用气候模式输出驱动水文模式
这类方法主要应用于水文研究领域,一般以大气模式输出的降水为连接纽带,以流域径流为研究目的。对大陆尺度流域,通常直接利用GC M的输出耦合一个汇流机制[9],用于每个GC M网格的陆面产流,计算河流径流量及其汇入海洋的位置和时间,为大气)海洋模式中闭合水文循环奠定了基础;或直接连接大尺度水文模式来估计河流径流量,用于研究大陆尺度水文模拟,计算径流过程,评估气候变化对大流域河流情势影响的要求[10,11]。对次大陆尺度的流域,GC M的分辨率和频率统计变得不足以驱动水文模式,而需要一些降尺度的方法。通常采用统计降尺度方法和天气模拟发生器方法[12]。另外一个更有研究前景的方法是利用区域气候模式连接高分辨率的大气模式和集总式或分布式水文模式,利用其模拟降水场驱动水文模式。这种方法不仅可以提供相关的空间细节描述,而且可以为水文模式提供足够时间分辨率的降水资料。陆桂华等[13]利用加拿大区域性中尺度大气模式MC2模拟的降水驱动集总式新安江模型,进行产汇流计算。
E vans等[14]在美国中部的FI FE试验期间,比较了4个区域气候模式分别耦合同一个水文模式得到的径流模拟结果。在暴雨预报尺度上,近年来一些研究[15,16]采用高分辨率的数值天气预报模式耦合分布式水文模式的方法,用于改善实时径流模拟精度和延长预见期,加强流域暴雨洪水预警及敏感性分析。3.2加强陆面模式对水文过程描述
产流过程发生在土壤的不同深度,陆面模式作为大气水文模式耦合的共同界面,虽然包括对产流过程的描述,但大多只考虑其中一层或某几层上的产流,并不考虑壤中流、土壤层侧向水流和基流过程,对径流和土壤含水量的模拟存在较大误差,不适
812地球科学进展第22卷
用于流域水文模拟。目前诸多研究致力于加强陆面模式对水文过程的描述。Charles等[17]将陆面模式CLASS中的土壤层分为3层,考虑田间持水量的概念,在第三土壤层底部引入了一个线性水库,以解释壤中流和基流,并引入基于地貌单位线理论的汇流模块进行汇流演算。M engelka m p等[18]对陆面模式SE WAB进行了改进,利用变下渗能力V I C(Variab le I nfiltrati o n Capacity)方法,解决网格内部非均匀性对地表径流模拟的影响,地下径流采用ARNO模式的概念。在该类研究中,V I C模式的发展具有代表性[19]。W ood吸取新安江模式蓄水容量曲线的思想,提出了一层V I C陆面模式,用于改善GC M对陆面过程的描述。L iang等在此基础上,考虑降水和下渗的次网格非均匀性,以及网格化的植被覆盖类型,研制了2层V I C模式V I C-2L。模式考虑了2种不同时间尺度的径流,即快速径流和慢速径流,来模拟径流机制。V I C-2L在参加PI LPS-2b的基础上,加入了对地表表层的模拟,发展成了3层V I C模式V I C-3L,以模拟夏季低强度降雨事件后的下渗过程,并且考虑了土壤水分扩散,更好地模拟土壤水分通量和冻土过程。最近,L i a ng等[20]在V I C-3L中考虑了次网格土壤空间分布非均匀性的影响,引入超渗产流机制,并与先前蓄满产流机制相吻合;同时考虑了地表和地下水动态交换对土壤水、蒸发和下渗的影响,改进后的V I C-3L模式进一步提高了径流和地下水埋深的模拟精度。最新发布的V I C-nL土壤层数可根据需求予以设定,并改进了对基流过程的描述。国内,刘春蓁等[21]对BATS模式径流表达式中的指数/n0进行了修正,采用M uskingum汇流计算方法成功模拟了淮河流域山区和平原在1991年汛期50天的暴雨洪水过程。苏凤阁等[22]在陆面模式AV I M[2]中引入新安江模式蓄水容量分布曲线的概念以加强对产流过程的描述,考虑蓄水空间分布非均匀性对产流的影响,改进后的模式对径流的模拟有较好的改善。
上述研究针对陆面模式中对水文过程描述的不足,借鉴水文模式的方法,不断进行模式间的相互比较和学习,在流域产流、汇流、土壤湿度、次网格分布非均匀性等方面取得了长足的改进,显著提高了径流模拟能力,正在逐步实现大气水文模式的耦合。3.3构建陆面)水文模式实现与气候模式的耦合
随着计算机、地理信息系统、遥感、雷达测雨等技术及水文理论的发展,构建在数字高程模型(DE M)基础上的分布式水文模式已用于各种水文过程研究。这类模式以网格为研究单元,充分考虑气象、地形、植被、土壤等信息源,具备良好的水文物理基础,适用于进行大气水文模式耦合。Beno it 等[23]在分布式水文模式WATFLOOD中,引入一个简单的陆面模式,利用GRU(Grouped Response U-n it)技术,分别计算每个网格单元内不同地表覆盖类型的陆面过程,实现了与中尺度气候模式的耦合。结果表明,提高模式水平分辨率和改进降水过程处理对气候模式的改进作用明显。M I KE S H E是一个较早出现的典型的分布式水文模式,Overgaar d 等[24]在此基础上引入一个M I K E SHE SVAT组件,用于模拟土壤植被层的蒸散发及两者的相互作用,加入大气模式控制M I KE SHE运行时间的交互功能,将区域预报系统ARPS(A dvanced Reg ional Pre-d i c ti o n Syste m)耦合到完整的M I K E S H E模式中,形成了一个大气水文耦合系统M I K E S H E/ARPS。Yu 等[25]在MM5-HM S耦合模式系统的基础上,将陆面模式BATS耦合到模式系统中,更加准确模拟降水场,但计算时间增长了一倍,认为有必要开发一种计算速度更快的陆面模式。E tchevers等[26]利用陆面机制I SB A,通过能量和水分平衡计算进行气候模式ARPEGE和分布式水文模式MODCOU的耦合,在陆面模式中引入更加详细的积雪模式和次网格径流机制。土壤层扩展为3层,第三层土壤描述地下产流机制,实现了ISBA和水文模式的耦合。
国内,王守荣等[27]引进分布式水文)土壤)植被动力模式DH SVM,该模式包括了植被模块和能量平衡模块。通过叶面积指数考虑冠层截留,改进Penm an-M onte ith公式计算蒸散发,实现了与区域气候模式P NNL RC M和NC AR-RegC M2的单向耦合,并应用于滦河、桑干河流域的变化环境下的水文模拟。曾新民等[28]结合V I C模式和新安江模式,开发了水文模式VXM,替代RegC M2中陆面模式B ATS 的径流描述部分,感热、潜热通量描述仍采用B ATS 进行计算,实现了与区域气候模式的耦合,耦合系统提高了区域气候水文模拟与预报能力。
3.4双向耦合研究
通常大气水文模式的单向耦合,通过大气模式的输出实现与水文模式的联合。这些研究的焦点集中于大气模式分辨率对径流预报的影响,对水文循环缺乏从整体上、物理上一致的描写,不能显示模拟人类活动引起的内循环变化对陆地水循环的影响,无法正确描述陆地水循环变化对大气的反馈以及通过入海径流对海洋与大气环流的影响。单向耦合研
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第8期杨传国等:大气水文模式耦合研究综述
究中,大气模式与水文模式分别独立运行,由于二者对陆面参数的取法不同,对同一网格或流域得到不同的蒸发估算及土壤水估算。另外,由于不能共享陆面过程模拟结果,水文模式不能实时地利用大气强迫改进对土壤水和蒸发的计算,大气模式也不能借鉴水文模拟的结果和实测径流资料实时地验证并修改其对陆面过程模拟的精度[29]。而在双向耦合中,两个模式使用相同的陆面过程机制,水文模式对大气模式存在反馈,影响着下一步长大气模式的模拟结果,上述问题得以避免。
Mêlders等[30]较早地开展了大气水文模式的双向耦合。他们发展了一个陆面模块用于耦合气候模式GES I M A和水文模式NAS MO,模拟闭合水文循环过程。通过在大气模式5k m@5k m网格内考虑1 k m分辨率的水文模式单元,解决大气模式和水文模式的空间尺度不一致问题。对于径流和土壤湿度等参数的升尺度采用网格平均算法来实现。研究考虑了次网格尺度陆面过程对云和降水等气候要素的影响。Seuffert等[31]在中尺度气候模式(LokalM odel,l L M)和陆面)水文模式TOPLATS(/TOP MODEL0-Based Land Surface-A t m osphere T ransfer Sche m e)双向耦合研究中,利用TOPLATS取代了L M中的TERRA土壤模块,后者未考虑土壤侧向水流及汇流过程,在同一个交互界面上实现2个模式的在线耦合。为实现双向耦合,模式做了2个基本改进:取消TOPLATS中空气动力学阻抗的计算,而由L M提供的紊流扩散系数在界面处进行计算;取消L M中地表太阳反照率对土壤含水量的依赖性,以TOPLATS 中的反照率场代替,后者考虑了植被的空间变异性。Yu等[32]利用GENES I S GC M中陆面模块LSX输出的产流量、蒸散发、下渗量驱动建立在细网格上的大尺度分布式水文模式HM S,显示模拟地表水、土壤水和地下水相互作用过程,并采用/基于土壤含水量0的方法解决尺度转换问题,实现粗网格大气(陆面)模式与细网格水文模式的耦合,其中的大气模块可以是GC M、RC M或者实测和再分析气候数据库,耦合系统在多个流域取得了成功的应用。上述研究针对不同模式的结构特点,围绕尺度问题和陆面)水文模式间水量平衡机制的耦合方法,有效地开展了大气水文模式双向耦合研究。
4研究建议
4.1时空尺度问题
尺度问题是大气水文模式耦合研究中的关键问题之一。大气和水文时空尺度间存在很大差异,大气过程在空间上的变化比较均匀,在时间上比较激烈,而水文过程则往往相反。研究表明无论是GC M 还是水文模式,其大部分参数误差产生于耦合过程的尺度不匹配问题[33]。以尺度为突破口,寻求不同尺度下的水文规律,建立大尺度分布式水文模式;同时将大气模式的大尺度预测结果应用于中、小尺度范围,以此构建水文模式同大气模式耦合的尺度界面理论将是水文学亟需解决的现实问题。通常采用的降尺度(do wnsca li n g)方法有2种:一种是动力方法,大多数研究将全球尺度的GC M嵌入一个区域气候模式,以获得高分辨率模式输出结果;另一种是传递函数方法,如概率分布函数法、天气生成器法等。解决升尺度(upscali n g)问题的常用方法是进行网格平均或基于分形理论的方法。国内外也有学者利用人工神经网络(ANN)、稀疏矩阵和混沌理论等研究尺度问题。根据常规观测和遥感反演结果等,利用四维同化技术,为模式耦合提供高分辨的、具有物理一致性和时空一致性的反馈变量是当前国际上解决耦合过程中时空不匹配的一个热点。
4.2有效考虑次网格分布非均匀性问题
由于大气过程的高度非线性特征,模式在小尺度上的模拟难以保证足够的精度,硬件运行时间亦无法达到人们的期望,建立10k m以上网格分辨率的大尺度水文模式与大气模式进行双向耦合十分必要。不同地域的地形、土地利用、植被和土壤属性的差异,甚至小尺度、局地和次区域的气象、水文和生态条件下陆气能量和水分交换方面的差异,都会对陆面水文过程产生影响。日益剧烈的人类活动也给陆面过程参数化增添了额外的困难。目前处理次网格非均匀性问题常用方法是马赛克法和统计)动力法等,这类方法仍存在一定的不确定性,但能够较为真实地描述和估计网格内的分布非均匀性。如何有效考虑次网格分布非均匀性问题,建立二维或三维的、具有良好验证性和通用性的大气水文过程参数化方案,是实现模式耦合的重要问题。
4.3降水模拟与数据处理
降水是影响水文模式模拟精度的重要参数,其模拟精度依赖于降水类型和大气模式性能。目前区域气候模式的水平分辨率已达到1km,但研究发现,模拟精度的改进随着水平分辨率提高存在明显的阈值且不同级别的降水存在着不同的最优模式水平分辨率。对于区域预报模式,合适的水平分辨率与该区域特定的地形分布特点有关。由于提高了降
814地球科学进展第22卷
水空间非均匀性的描述,径流模拟精度随降水模拟分辨率的增大而提高。考虑计算时间(由研究区域面积和耦合方式决定)的限制,在模式耦合研究中,对于次洪过程,降水模拟可采用10km左右分辨率较为可行;对更长时间的研究,降水分辨率可适当放大。大气水文模式双向耦合有助于改善大气模式下边界水分模拟,从而改进降水模拟。地形是影响降水定量预报的因素之一,同时亟需进一步加强云物理过程的研究,完善大气模式中云降水机制。考虑引入卫星遥感、雷达降水信息,改进耦合界面数据处理技术,以更好地提供降水时空分布输入,提高水文模式模拟精度。
4.4高新技术方法的应用
大气水文模式的发展和相互耦合与RS、G I S、DE M和计算机科学的快速发展密不可分。利用卫星遥感和G I S可提供准确的地质、地貌、植被、土壤类型、土地利用等下垫面信息[34],是大气水文耦合模式利用和管理各种空间分布数据的必要工具。四维数据同化方法体现了模型和观测的集成,在理论上可以探讨与模型、观测和误差估计等有关的一系列基本科学问题;在实践上为耦合模型提供高质量的初始场和驱动数据库。此外,耦合模式运行需要强大的硬件计算能力,建议依赖并行计算技术,使用计算速度更优的算法,增强数值计算稳定性,同时具备硬件和软件条件不断发展的支持。
5结语
大气水文模式耦合研究正由单场次洪水的模式耦合,向着若干场次、季年、年代际、ENSO和变化环境对水资源影响研究等方向发展;由单向强迫式耦合向着基于物理概念的双向交互式耦合发展;由站点观测和模拟气象数据驱动向着结合遥感和四维同化技术方向发展。这要求进行多学科联合研究,跟踪国际前沿,深入开展大气模式与水文模式的双向耦合试验和敏感性分析,研究大气)植被)土壤)水文系统的交互影响,从根本上提高大气和水文模式的模拟与预报水平。
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University,Nanjing210098,China;2.Institute of At m os pheric Phy sics,Chinese
A cade my of S ciences,
B eijing100029,Ch i n a)
Abst ract:Researc h on coup li n g at m ospheric and hydrolog ic m ode ls has beco m e an i m portant issue in bo t h hy-dro logy and m eteoro l o gy,and a lso been e m phasized by m any internati o na l sc ientific progra m https://www.doczj.com/doc/177539254.html,nd surface sche m e,wh ich p lays a cr uc i a l ro le o f interface bet w een at m ospher i c and hydro log ic m odels,i s intr oduced i n the 816地球科学进展第22卷
coupling process by m any researchers .Based on a su mm ary of land surface sche m es ,research on coupling at m os -pheric and hydro l o g ic m odels is rev ie w ed i n deta il fro m four aspects accor d i n g to the m ethods and purposes of cou -pli n g :(1)forc i n g hydr o log ic m odel by at m osphericm ode l outputs d irectl y ,(2)strengthening hydro l o g ical descrip -ti o ns i n l a nd surface m odels ,(3)setting up l a nd surface m odel hydro log ic m ode l coupled syste m ,and (4)so m e t w o -w ay coupli n g researches .The usual one -w ay coupli n g has its o w n dra w back si n ce t h e land -surface process is treated i n dependentl y ,w h i c h g ives rise to i n consistent state variab les bet w een at m ospheric and hydro l o g ic m ode ls .Th is proble m can be avo i d ed if the t w o m odels share a sa m e land surface sche m e .Several key aspects i n t h e st u dy of such t w o -w ay coupli n g m ust be faced ,inc l u di n g ti m e -spati a l scales d ifference ,sub -grid heterogene ity ,preci p ita -ti o n si m ulati o n accuracy ,etc .Re m ote sensing ,satellites ,geo log ica l i n f o r m ation syste m and four -di m ensional varia -ti o n data assi m ilation provide robust m ethods and techniques to resolve the m ai n pr oble m s i n coupling process .I n t h e future ,develop i n g t w o -w ay coupling exper i m ents and sensitivity analysisw ill be needed to i n vesti g ate the inter -acti o ns bet w een at m osphere -vegetati o n -soi-l hydro l o gy processes thr ough i n terdisc i p linary researchers ,to realize t w o -w ay coup l e d at m ospheric -hydr o log icalm odel syste m,and to i m prove the si m ulati o n and pred i c ti o n bo t h for at m os -pheric and hydro l o g ic m ode ls .Such coupled m ode l syste m can effecti v e l y decrease life and financ i a l loss due to hydro l o g ica l ex tre m e events or cli m ate abnor m ity ,such as floods and draughts .
K ey w ords :H ydro log ica lm ode;l A t m ospheric m ode;l Coupling ;Land surface sche m e .
5地球科学进展6杂志/发展战略论坛0专栏继续征集论文的公告
5地球科学进展6杂志自2004年第4期起开辟/发展战略论坛0专栏以来,邀请各领域的专家学者,就我国学科发展方向发表自己的见解,主要刊登地球科学(包括地理学、地质学、地球化学、地球物理、空间物理、大气科学和海洋科学等分支学科)、地球系统科学、全球变化科学、环境科学和生态学的发展战略研究成果,包括学科现状分析、发展趋势、中长期发展战略目标、任务、重点发展方向、/十一五0期间优先发展领域以及政策措施,战略研究的建议和看法,国际相关领域的发展战略研究介绍等类文章33篇。目前正是各学科执行/十一五0计划期间,为了保证/十一五0计划的顺利执行,5地球科学进展6将继续刊登此未曾刊发过的学科报告及发展战略,以供科学研究人员和相关方面的管理者参阅。稿件要求观点明确,文字简捷,论据充足,体例不作统一规定,根据内容可长可短,短文1000~2000字,长则不要超过10000字,并请注明/发展战略论坛0征文。
本专栏旨在宣传和交流国家中长期科学和技术发展规划战略研究和各部门、各行业学科发展战略研究成果,使其成果及时提供给广大读者共享,希望能对/十一五0期间乃至21世纪头20年我国地球科学及其相关领域的发展方向起到一定的促进作用。为此,向广大读者、作者继续征集这方面的稿件,来稿注意事项可参照5地球科学进展6投稿须知,经审定符合要求的,我们将会尽快刊出,感谢广大读者、作者对我们工作的支持和帮助。
专栏联系人:林 海教授 E -m ai:l linha@i m ai.l nsfc .gov .cn /li n h @i g snrr .ac .cn
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第8期 杨传国等:大气水文模式耦合研究综述
生态环境 2006, 15(6): 1391-1396 https://www.doczj.com/doc/177539254.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.doczj.com/doc/177539254.html, 基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX-SW-446） 作者简介：赵少华（1980－），男，博士研究生，主要研究方向为农业生态及遥感水文生态。Tel: +86-311-85814806; E-mail: zshyytt@https://www.doczj.com/doc/177539254.html, *通讯作者 遥感水文耦合模型的研究进展 赵少华1, 2，邱国玉1，杨永辉2 *，吴 晓1，尹 靖1 1. 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室//北京师范大学资源学院，北京 100875； 2. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心//河北省节水农业重点实验室，河北 石家庄 050021 摘要：遥感水文的耦合模型在目前生态环境领域，特别是在水资源的应用和管理中其作用日益重要，具有大流域尺度上快速应用、实时动态监测等优点。结合国内外近年来取得的研究成果，文章综述了遥感水文耦合模型的研究进展。首先介绍了遥感技术在水文学中的应用，讨论了它的分类发展概况，接着介绍了几种主要的遥感水文耦合模型及其应用实例，包括SCS （Soil Conservation Services ）模型、SiB2（Simple Biosphere Model version 2）简化生物圈模型、SRM （Snowmelt Runoff Model ）融雪径流模型以及SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）模型，最后展望了遥感水文耦合模型未来的发展趋势，指出尺度问题上的时空变异性仍是其发展的关键，与GIS （Geographic information system ）及其他空间技术的相结合是其未来发展的重要方向，从而为水文学、水资源的预测评价等研究提供参考。 关键词：遥感；水文；径流；流域 中图分类号：P338.9 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）06-1391-06 水文模型是以水文系统为研究对象，根据降雨和径流在自然界的运动规律建立数学模型，通过电子计算机快速分析、数值模拟、图像显示和实时预测各种水体的存在、循环和分布，以及物理和化学特性[1]。通过对各种参数的计算，水文模型可以对河流、流域、径流以及水体等进行监测预报、水资源调度等。然而随着社会的发展和科学技术的不断进步，对水文模型的功能要求也越来越多，也越来越高，从单纯的流域某控制断面的洪水预报到全流域的洪水、水资源调度，导致模型的框架结构越来越复杂。地理信息技术和遥感技术的发展更是大力促进了水文模型的应用和发展。对于遥感在水文模拟中的应用，Schultz [2]举出了利用多光谱Landsat 卫星数据估算模型参数、利用NOAA 红外卫星数据作为模型的输入量来计算历史的月径流量以及应用雷达测雨数据于分布式模型中来实时预报洪水的三个例子。水文模型需要大量的空间数据，通过遥感技术可以为其提供DEM （数字高程模型）、土地覆盖/利用、降雨、地表温度、土壤特性、LAI （叶面积指数）和蒸散发等资料[3-5]。 遥感水文的耦合模型是流域水文模型发展的一个重要方向，有广阔的发展前景。简单来说，遥感水文耦合模型就是与遥感信息相结合的水文模型，模型中可以直接或间接地应用遥感资料，通过遥感水文耦合模型可以在更大范围内更准确地估算流域的水文概况、水体变化监测、洪水过程监测 预报等。然而目前国内外对遥感水文耦合模型的研究还不多，还没有对该方面的研究做系统深入的报道，本文正是基于此目的，综述了近年来遥感水文耦合的模型在国内外取得的研究成果，分别讨论了它的分类发展概况、几种主要的遥感水文耦合模型及未来的发展趋势，以期为水资源、水文学的预测评价研究等提供参考。 1 遥感技术在水文学中的应用 遥感技术在水文学中的应用大致可分为两个方面：一是直接运用：如降雨量变化的估算[6]、水体（湖泊、湿地等）面积变化的推算[7-10]、冰川和积雪的融化状态监测以及洪水过程的动态监测等（其中监测洪水过程的动态最具有代表性）。如Zhang 等[11]在长江的汉口段流域上，提出利用高分辨率的QuickBird 2 卫星影像资料估算河流流量的方法，该法通过与河流宽度－水位及遥测水位－流量关系曲线耦合来测量河流水面宽度变化，从而准确评估其流量。二是间接运用：利用遥感资料推求有关水文过程中的参数和变量。通常是利用一些统计模型和概念性水文模型、经验公式等，结合遥感资料来获取诸如径流、水质（如全氮TN 、全磷TP 、悬浮物SS 、化学需氧量COD 、生物需氧量BOD 等）、 土壤水分等水文变量[12] ，如对径流的估算，可通过估算降雨、截流、蒸散发和土壤蓄水量等参数来进行[13]。对于全球或区域尺度上的蒸发估算，遥感技术不仅具有对大面积地面特征信息同时快捷获得
流域水文模型研究现状及发展趋势 发表时间：2018-09-11T16:04:44.667Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：王慧锋 [导读] 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。 安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽省 230088 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。随着计算机技术和一些交叉学科的发展，分布式物理模型被广泛提出，并逐渐成为21世纪水文学研究的热点课题之一。基于此，本文主要对流域水文模型研究现状及发展趋势进行分析探讨。 关键词：流域水文模型；研究现状；发展趋势 1、前言 流域水文模型是为模拟流域水文过程所建立的数学结构，在进行水循环机理的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用，能有效应用于水文分析、水文预报、水资源开发、利用、保护和管理等方面。目前，国内外开发研制的流域水文模型众多，结构各异，按照不同的分类方法可划分为不同类型的流域水文模型。 2、模型的发展及现状 流域水文模型的研究始于20世纪50年代，早期主要依据传统产汇流理论和数理统计方法建立数学模型，应用于水利工程规划设计和洪水预报等领域。其间系统理论模型和概念性水文模型得到了快速充分的发展，国外曾出现了几个著名的概念性水文模型。比如，最简单的包顿模型和最具代表性的第Ⅳ斯坦福模型。包顿模型是澳大利亚的包顿（W.C.Boughton）先生于1966年研制成功的一个以日为计算时段的流域水文模型，在澳大利亚、新西兰等国有着广泛的应用，比较适用于干旱和半干旱地区。由N.H.克劳福特先生和R.K.林斯雷先生研制的第Ⅳ斯坦福模型（SWM-IV）是世界上最早也是最有名的流域水文模型，此模型物理概念明确，结构层次分明，为以后许多模型的建立提供了基础。此后比较有名的还有萨克拉门托模型和水箱模型。水箱模型是对水文现象的一种间接模拟，模型中并无直接的物理量，参数简单，操作简便，在我国湿润地区的水文计算和水文预报中采用较多。 水箱模型由菅原正已先生在20世纪50年代提出，对我国流域水文模型的发展影响较大。国内的流域水文模型在20世纪70年代至80年代中期也得到蓬勃的发展，其中典型代表为赵人俊教授等于70年代提出的新安江模型。新安江模型在湿润半湿润地区得到广泛应用，模拟精度也比较高，对我国水文模型的发展起了重要的作用。 1969年，当概念性水文模型的研究开展得如火如荼时，Freeze和Harlan提出了分布式水文物理模型的概念和框架，但当时的相关研究并不多。20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化而变化的问题，水文过程的空间变异性问题，还有水文、地球化学、环境生态、气象和气候之间的耦合问题。以前研制的大部分流域水文模型（系统模型和概念性模型），由于其自身存在着许多不足和局限性，无法适应这些挑战。因此，人们开始关注分布式水文物理模型的研究。在20世纪90年代，计算机技术、GIS、遥感技术和雷达测雨技术等迅速发展，为研制和建立分布式水文物理模型提供了强大和及时的技术支撑，使得分布式水文物理模型成为水文学研究的热点课题之一。 第一个具有代表性的分布式水文物理模型由英国、法国和丹麦等国家的科学家联合研制而成，发表于1986年，称之为SHE模型。该模型主要的水文物理过程均用质量、能量和动量守恒的偏微分方程的差分形式来描述，也采用了一些经验关系；模型模拟流域特性、降水和流域响应的空间分布信息在垂直方向用层来表示，水平方向则采用正交的长方形网格来表示，能较好地描述降雨径流形成机理。从SHE模型开始，人们先后研制建立了一些分布式水文模型，例如MIKESHE、SHETRAN等，这些演化模型在许多流域得到检验和应用。我国水文学者在这方面的研究也取得了一些进展：黄平先生[1]等提出了流域三维动态水文数值模型；郭生练先生[2]等提出和建立了一种基于DEM的分布式水文物理模型，模拟整个流域的径流形成过程，分析径流形成机理；夏军先生[3]等开发了分布式时变增益水文模型，该模型既有分布式水文概念性模拟的特征，同时又具有水文系统分析适应能力强的特点，能够在水文资料信息不完全或不确定性的干扰条件下完成分布式水文模拟与分析；研究者提出了一个基于DEM的分布式水文模型，主要用来模拟蓄满产流机制，并通过实例检验模型模拟流量过程以及土壤需水量空间分布的能力；研究者等对分布式水文模型的发展现状进行了详尽概述，并对其发展前景作出展望。 3、模型研究展望 在经历了最初的萌芽与蓬勃发展之后，随着先进的计算机技术及地理信息系统、数字化高程模型等在水文学领域的应用，流域水文模型的发展进入了一个新的历史时期，其研究方法必将产生根本性的变化： （1）具有物理基础的分布式水文模型能为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机理提供有力工具，是一种发展前景看好的新一代水文模型。另外，分布式水文模型所需资料主要来自空间水文、气象及下垫面等方面的信息，对实测降雨径流资料的依赖较小，这使得其在无资料及资料精度不高的地区有更好的适应性，也较集总式概念性水文模型有更广阔的发展空间。 （2）加强分布式水文模型的物理基础研究、更加合理地模拟和描述水文过程，是改善模型结构和明确参数意义的关键。对水文学基本理论的研究，尤其是降雨径流形成机理与地形、地貌、土壤、植被、地质、水文地质、土地利用和气候气象之间定量关系的揭示，将在本质上推动模型的发展，使其物理意义更加明确，对水文规律的模拟更加贴近真实情况。 （3）GIS和遥感技术为水文模拟提供了新的研究思路和技术方法。GIS用于水文模拟，可以用来获取、操作及显示与模型有关的空间数据和所得的成果，使模型进一步细化，从而深入认识水文现象的物理本质，为分布式的水文物理模型研制提供了平台。遥感技术可以提供一些确定产汇流特性和模型参数所必需的下垫面信息和降雨信息，是描述流域水文特性的最为可行的方法，尤其是在地面观测手段和资料缺乏的地区。 （4）尺度问题是当代水文学理论研究的中心内容。近些年来物理性水文模型的最新进展反映了目前处理尺度问题的几种研究思路，其中在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度上建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型都有了明显的突破，在一定程度上代表着物理性流域水文模型的发展方向。 4、结语 传统的概念性集总式模型由于忽略了参数和下垫面条件的时空变化，将参数和变量都取流域的平均值，这与流域的实际情况并不相
水文学的现状及未来 芮孝芳梁霄 (河海大学水文与水资源学院，江苏南京210098 ) 摘要：水文学已发展成为具有众多分支学科的博大精深的学科体系。分析了水文现象的复杂性及还原论的缺陷，探讨了水文学发展的动力，总结了现行水文学的理论基础及局限性，指出了流域水文模型的发展中可能的误区。最后，对水文学必须从“线性”向“非线性”拓展作了初步讨论。 关键词：水文现象；水文学方法；还原论；非线性流域；水文模型 1 水文现象的复杂性与还原论的缺陷 水文现象是大气过程与下垫面条件共同作用的产物[1]。相同时空分布的降雨降落在不同下垫面条件的流域，以及不同时空分布的降雨降落在相同下垫面条件的流域，都会形成不同的洪水过程和不同的时间序列。根据现有的认识水平，水文现象的复杂性主要表现为： ·水文现象的时空变化既有确定性表现，又有不确定性表现，而且许多水文现象不确定性方面的表现更为强烈。 ·水文现象的确定性表现既有周期性表现，又有非周期性表现。非周期性表现又有因果性和趋势性之分。 ·水文现象的不确定性表现可能有随机性、灰性、模糊性、突变性、混沌性等不同形式。随机性又有纯随机性、平稳随机性和非平稳随机性之分。 ·水文现象时空跨度很大，时空变异性大多数表现十分强烈。 ·不同尺度的水文现象之间非相似性表现十分强烈。 ·水文现象与天气现象比较，更易受到人类活动的影响。 可见水文现象已经够复杂了！但由于受到人类认识自然能力的限制，我认为水文现象的复杂性可能还没有被充分揭示出来。正因为水文现象如此复杂，所以当人们用“还原论”[2]讨论水文的规律时，有时就会碰壁。
还原论认为，通过将事物分解成越来越精细的组成部分就能最终对其做出彻底的理解。将这种“还原论”用于分析河道中洪水波运动可以说相当成功，用于分析降雨径流形成也基本成功，而用于分析水文循环时空变化和径流长期演变就碰壁了。因为水文循环是一个由多路径、多尺度构成的及其复杂的系统，企图用还原论对其做出彻底的理解几乎是不可能的，因此，有必要另辟蹊径来解决此类问题。此时遇到的最大挑战就是，应该用什么样的数学物理工具来恰如其分、完整地描述如此复杂的系统呢？ 2水文学的分支及发展动力 地球系统是由四大圈层构成的。研究大气圈的是为大气科学，研究岩石圈的是为地质科学，研究生物圈的是为生物科学，研究水圈的是为由水文学和海洋学组成的水科学。作为一种独立学科，水文学也许是一个后字辈，但在近半个世界里却得到了快速发展，已经与其他学科交叉形成了庞大的学科体系和众多的分支学科[3]。按研究水体分（图1），有流域水文学、河流水文学、湖泊水库水文学、地下水水文学、河口水文学、湿地水文学、冰川水文学和全球水文学等。按服务于经济社会分（图2），有工程水文学、桥涵水文学、城市水文学、农业水文学、森林水文学、水资源水文学、环境水文学等。按交叉学科或研究方法分（图3），有物理水文学、动力水文学、系统水文学、随机水文学、确定性水文学、计算水文学、数字水文学、气象水文学、地理水文学、地貌水文学、生态水文学、水文测量学、水文信息学和同位素水文学等。 图1 水文学按照研究水体的分类
斯坦福流域水文模型SWMM研究综述 摘要：自然界的水文现象,是一种多因素相互作用的复杂过程,由于其形成机理还不完全清楚,水文模型成为一种研究复杂水文现象的重要工具。本文在在查阅文献的基础上,从斯坦福流域水文模型，国内外 SWMM 研究进展，斯坦福模型主要组成，其他流域水文模型的研究进展个方面对斯坦福模型的研究现状及进展进行了整理和分析，并在此基础上探讨了流域水文模型研究的发展趋势。关于流域水文模型的研究成果有目共睹，但仍需要深入研究。总之,流域水文模型与GIS、遥感技术的结合越来越多的受到重视,必将成为今后研究中的一个主要方面。 关键词：斯坦福流域水文模型；综述；研究进展； 1.斯坦福流域水文模型 流域水文模型的起源是从水文预报模型开始的,即降雨-径流模型。1932年Sherman用叠加原理提出了单位线模型，单位线模型统治水文界20多年。随后Nash和Dooge对单位过程线进行了改进,提出了连续变化的暴雨响应模型。 第一个真正的流域水文模型就是1959年Linsley&Crawford开发的斯坦福流域水文模型，并经过改进和扩展,于1966年发展了SWM-IV。属于概念性集总式水文模型,将整个流域看作一个整体,不考虑流域内的空间变化,数据输入、流域特征描述(土壤类型、土地利用和坡度)通常采用平均值。这个时期的水文模型应用计算机模拟水循环系统,而不是简单地利用数学公式计算洪峰和降雨-径流关系。模型已可以模拟降雨、截留、入渗、蒸散发、河道流等水文过程,但模型中的参数大都缺乏明确的物理意义,以经验公式为主,不能反映流域水文过程空间上分散性输入和集中性输出的特点,且模型参数对水文实测资料的依赖性很大,无法模拟产汇流的空间分布规律,以及气候变化、土地利用/覆被等因素对水文过程变化的影响;这个时期的模型还主要表现在以模拟水量为主,无法模拟污染物等的迁移。虽然这些模型考虑的因素较粗,模拟精度不足,但在资料不完善地区仍然应用广泛。 HSPF模型是在斯坦福模型(Stanford-IV)的基础上发展萨克模型是集总参数型的连续运算的确定性流域水文模型,是在第IV斯坦福模型基础上改进和发展的。 2.国内外SWMM研究进展 2.1国外SWMM 研究进展 SWMM 是由美国环保局于 1971 年推出的，在世界各地获得了广泛的关注，为降雨径流方面的研究提供了可靠的技术支持，并且应用在面源污染负荷计算、城市防洪、雨洪调蓄、径流计算、雨水利用等方面。1975 年 Marsalek等人对美国3 个流域内的12 场暴雨事件
近几十年,新安江模型不断改进,已成为有我国特色应用较为广泛的一个流域水文模型。新安江模型是分散型模型,把全流域按泰森多边形法分成若干块,每一块称为单元流域。在每块单元流域内至少有一个雨量站;单元流域大小要适当,使得每块单元流域上的降雨分布相对比较均匀,并尽可能使单元流域与自然流域的地形、地貌和水系相一致,以便于能充分利用小流域的实测水文资料以及对某些问题的分析处理。新安江模型的结构分为蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算4个层次。蒸散发计算采用3层模型;产流计算采用蓄满产流模型;用自由水蓄水库结构将总径流划分为地表径流、壤中流和地下径流3种;流域汇流计算采用线性水库;河道汇流计算采用马斯京根分段连续演算法或滞后演算法。对划分好的每块单元流域分别进行蒸散发计算、产流计算、水源划分计算和汇流计算,得出单元流域的出口流量过程。对单元流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算,得到该单元流域在全流域出口的流量过程。将每块单元流域的出流过程线性叠加,即为全流域出口总的流量过程。新安江模型的结构特点可以简单的归纳为:(1)三分特点,即分单元计算产流、分水源坡面汇流和分阶段流域汇流;(2)模型参数少且大多数具有明确的物理意义,容易确定;(3)模型参数与流域自然条件的关系比较清楚,可以寻找到参数的区域规律;(4)模型中未设超渗产流机制,适用于湿润与半湿润地区。王金忠、胡环[4]利用新安江模型对清河水库产流进行了预报。吉林省水文水资源局[5]利用新安江三水源模型对竞赛流域的洪水进行了预报。李致家[6]等利用改进的新安江模型对高理流域和临沂流域的洪水进行了预报。瞿思敏[7]等利用新安江模型与垂向混合产流模型对青峰岭水库和危水水库流域的洪水进行了预报和比较。这些预报结果都说明了新安江模型在湿润地区和半湿润地区具有较好的适应性,而在干旱半干旱地区的模拟效果则不够理想。此外,新安江模型在大中流域的模拟效果比在小流域的模拟效果要好。 ＳＡＣ模型虽然研制完成时间相对较晚,但是其功能较为完善。ＳＡＣ模型在美国的
流域水文模型研究进展 姓名：杨柳专业班级：水文学及水资源研1017班学号：1008150845 摘要：流域水文模型是水文研究的重要工具之一。本文较全面、较系统地对其概念、分类和国内外研究进展情况进行了综述，并简要介绍了分布式流域水文模型。探讨了未来的发展方向,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。 关键词：流域，水文模型，分布式流域水文模型，发展 Abstract:Hydrological model is an important tool for hydrological research. This more comprehensive, more systematic way of its concepts, classifications and research progress at home and abroad were reviewed, and briefly describes the distributed hydrological model. And it explored the future direction of development. I believe that it has important reference value and reference in peer-related work. Keywords:river basin; hydrological model; distributed hydrological model; development 1前言 流域水文模型把流域总体看成是一个系统，输入为降雨等，输出为出流流量等。流域内的水文过程则是系统的状态，是根据水文概念推理计算出来的。随着全球性缺水问题日益严重，水污染、水资源分布不均衡等问题的日益突出，就要求人们不断加强水文学的定量化研究，而流域水文模型就是其中发展较为迅速的研究领域。它有助于我们在利用水资源、分配水资源中提供合理的、科学的依据。流域水文模型在进行水文规律的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。因此，掌握常见的流域水文模型是必要的。 20世纪以来流域水资源问题日益突出，为了提高流域整体管理水平和科技水平，“数字流域”的建设正在日益兴起。模型建设尤其是流域水文模型的建设是“数字流域”建设的核心内容和基础工作。数字水文模型就是构建在DTN/DEM基础之上的一种分布式水文模型，先由DEM建立数字高程水系模型，再与数字产流模型和数字汇流模型有机结合形成数字水文模型，其基本框架见图1。数字水文模型是一种有物理基础结构的包含大量信息的现代化模拟技术，流域所有下垫面(诸如流域分水线、子流域集水面积、水系、地形、植被、土壤)都是栅格型数字式的点阵，流域产流单元、汇流路径、水系是根据地形由计算机自动生成[1]。 2流域水文模型的概念及分类 水文现象是一种非常复杂的现象，它不仅受降雨特性的影响，还受流域下垫面、人类活动等因素的影响。因此，多年来水文学者一直在不断地探索和研究，以便揭示水文现象及其发展变化规律。但是，至今仍有许多问题尚未解决。在没
TOG/型海气耦合模式直接模拟的SST误差分析 气物理研究所又发展了一个基于“线性统计修正”同步耦合方案的热带太平洋环流模式和全球两层大气环流模式的耦合模式［3］。这些方法虽然可以有效地抑制“气候漂移”现象，但同时也改变了原有的耦合系统，改变了耦合系统固有多时间尺度变率。 因此，揭示耦合模式“气候飘移”产生的原因对于深入理解海- 气相互作用的机理和模式改进都有重要的意义。许多研究表明［4-6 ］，大气环流模式对海气界面交换的热通量和风应力的模拟好坏对整个耦合系统影响最大，是能否实现直接耦合的关键。Mee-hl ［7］利用全球海- 气耦合模式讨论了风应力和热通量的误差对全球海表温度（SST）分布模拟的影响。 Danabasoglu ［8］利用NC/R 的气候系统模式分析了耦合模式和未耦合模式的风驱动环流对热带太平洋SST 模拟的差异。热带太平洋SST 分布的主要特征是西太平洋的暖池和赤道东太平洋的冷舌，因此TOG/型耦合模式对两者的模拟好坏直接关系耦合的成败。虽然上述研究都分析了风应力和热通量对SST 模拟的作用，但对两者在热带太平洋SST 的分布特别是在暖池和冷舌形成中的相对作用尚未进行全面分析。 本文对一个TOG/ 型耦合环流模式直接耦合30 a 积分结果中的热带太平洋SST 误差进行分析。 从模式海温控制方程出发，分析了热通量和风应力对热带SST 分布的影响，研究了两者对热带太平洋暖池和冷舌形成的相对贡献，最后通过 5 个敏感性试验验证了热通量和风应力对热带太平洋SST 分布的相对作用，并分析了经向和纬向风应力对赤道东太平洋冷舌形成的相对贡献。 1 模式及结果分析 本研究所使用的大气环流模式（ /GCM）是中国科学院大气物理研究所发展的九层大气环流格点模式［9］（ I/P /GCM-II）。模式包括对流层和平流层低层，模式顶为10 hPa。模式垂直方向采用不等距（T坐标分层（0 1），垂直方向变量分布采用Lorenz状结构。模式水平分辨率为4个纬度和5个经度，全球范围被划分为72 X 46个网格。模式差分格式采用保持原微分方程的守恒性质; 通过引入大气标准层结近似，有效减小模式的计算误差，尤其是山脉引起的截断误差; 模式的物理过程方案包括云和对流、降水、辐射、重力波拖曳以及陆- 气相互作用等，其中积云对流参数化采用/rakawa-Schubert 方案。 海洋环流模式（ OGCM）是由中国科学院大气物理研究所发展的14 层热带太平洋环流模式］10-11 ］，模式区域东西范围为（120 ° E?70 ° W），南北范围为（30. 5 ° S?30. 5 ° N）;模式未考虑海底地形（取4 000 m 深），但考虑热带太平洋真实海陆边界。模式水平分辨率为2° X 1° ; 垂直方向模式分为不等间距的14 层（其中表层到60 m 分辨率为20 m，60 ?240 m 之间分辨率为 30 m）。时间积分采用正压斜压模分解算法，正压模时间步长为5 min（显式求解），斜压模及平流过程和耗散过程取 2 h 。模式的强迫场为海表风应力、海表热通量和海表淡水通量。 其中风应力为由Hellerman 和Rosenstein 气候平均的风应力，热通量由Esbensen根据Haney型公式计算得到的。
森林对水文的影响 唐恩勇 ( 贵州大学林学院水土保持与荒漠化防治091班) 摘要：森林与人类的生活息息相关，他不仅是可供人类开采利用的一种自然资源，更是人类及其他生命赖以生存的环境与物质基础。随着人类的发展进步，无论是生活和生产实践还是科学的研究探索，对于森林的作用都有一个深刻地认识，总的来说，森林的防护效益有这几个方面：森林的水源涵养作用，土壤改良及水土保持作用，气候和环境的改善与维持作用，大气污染、土壤污染、水体污染防治作用，各种生物资源的保护作用，人类健康保健与环境美化作用等等。水不仅是生命存在和延续的先决条件，而且是全球与局部气候状况的重要决定因素，随着人类文明的发展，人们对水的用途的要求越来越高，用量越来越大，然而，随着全球环境的改变，地球上的可以利用的水资源越来越少，征对森林对水资源的作用，森林的存在对于水文效应的影响，无论是从宏观还是微观，无论是从地上还是地下都有着不可替代的作用，研究森林对水文的影响，更有利于合理利用水资源、保护生态环境的对策和措施有效地实施。研究和认识森林对水文影响的规律，对于开发、利用水资源，防治水患，充分发挥森林的生态效益具有重要意义。 关键字：森林水文效应生态效益 为了认识森林对自然界水分运动的影响及所产生的效应。研究森林对水文的影响，它起源于19世纪中叶。1864年德国的 E.埃贝迈尔在巴伐利亚建立了第一个森林气象站，对林区降水量、土壤蒸发和枯枝落叶层对地面蒸发的影响进行了观察。1900年在瑞士的埃曼托尔山地的两个集水区，对森林和牧地、耕地进行了河流流量的对比观察。之后，日本、美国、苏联等国家相继开展了这方面的研究。20世纪中期以来，研究范围进一步扩大，手段日趋现代化。如在不同自然地域内开展各种林分的水量平衡和水质研究，探索不同林种、不同采伐方式对降水和径流的影响，找出最佳森林水文效益的林种和采伐、更新方式，以及在测试仪器和装置方面采用中子散射、无线电遥控、室内模拟等。中国最早是于1924～1926年在山西、山东等地的寺庙林里进行了径流试验。 1森林的地上部分对降雨的再分配过程 大气降水落到森林表面时，首先被森林植物地上部分截留引起降水的第一次分配。然后，当降水量足够大时，一部分降水到达枯枝
国内外遥感驱动的流域水文模拟 遥感技术应用中心路京选、宋文龙、曲伟 水循环过程及其影响要素的观测和数据获取对流域水文模拟具有重要意义。遥感影像的波谱能量特性，与水文循环和水文过程的能量过程具有相关的物理基础，具有服务于水循环过程关键因素反演与流域水文模拟的巨大应用潜力。尤其是遥感技术以其对地物的高光谱、高时相、高分辨率监测和反演优势，在流域水文模拟中的应用历来受到重视。尽管遥感技术无法直接测量河川径流，但是结合遥感提供的地形、土壤、植被、土地利用、冰雪覆盖、土壤水分和流域水系水体等下垫面状况信息，以及由遥感所反演的降水量和蒸散发等关键水文过程要素，在确定产汇流特性以及水文模型参数时十分有用。通过间接转化还可获得一些传统水文方法观测不到的信息，且遥感具有周期短、同步性好、及时准确、分布式等特点，能较好地满足水文模拟实时、空间分布的需求。与描述时空变异性、多变量或参数化的水文模型进行有效结合，可用于水文过程模拟及水循环规律研究。因此，直接或间接地应用遥感资料，能在多种时空尺度上更准确地服务于流域的水文情势分析、水资源评价、洪水过程监测预报等。 针对遥感技术在水利行业特别是流域水文模拟中的应用现状、前景和难点，报告首先对流域水文模拟的科学和管理意义、水文模型发展、遥感在驱动流域水文模拟定量化发展中的重要意义做了概述；其次，综述了遥感在流域水文模拟中的应用现状，包括直接获取相关要素的时空分布信息，为提高遥感信息精度和空间特性而将不同分辨率和精度数据进行的相互融合，以及结合模型算法实现水循环关键环节的空间尺度反演，用于流域水文模拟、参数率定和模拟精度验证等；最后，对近年来遥感在流域水文模拟应用中的发展新动向和关注点做了重点阐述，对推动我院在该领域的研究提出了具体建议。 1 调研背景概述 1.1 流域水文模型是水资源管理的基础 水文模型是对复杂水循环过程的近似描述，随着社会需求、技术发展和人对水循环规律认识的加深而不断发展。水文模型的发展可追溯到19世纪50年代，在一百多年的发展历程中，水文模型经历了萌芽、概念性模型和分布式模型三个主要发展阶段。20世纪50年代以前，水文模型大多
微观车辆跟驰模型对比研究 摘要：车辆跟驰模型是微观交通流模型研究的基础。本文对GM模型、线性模型、安全距离模型、AP模型、模糊推理模型和神经网络的车辆跟驰模型进行了详细的评述，从传统模型入手,分析其存在的优缺点,基于此又阐述了在传统模型基础上改进的模型或者是利用新的方法建立的模型,提出了目前还存在的没有解决的问题,并且对每个模型作了中肯的评价。为今后研究微观交通流模型提供一个比较全面的认识。 关键词：交通流;微观交通流;车辆跟驰模型;对比研究 1跟驰模型 跟驰理论是运用动力学方法,研究在无法超车的单一车道上车辆列队行驶时,后车跟随前车的行驶状态,并且用数学模型来表达并加以分析阐明的一种理论。跟驰理论只研究非自由行驶状态下车队的特性。非自由行驶状态的车队有以下三个特性:制约性、延迟性和传递性。自20世纪50年代以来,国外的学者对车辆跟驰模型进行了大量、系统的研究,发表了众多的研究成果,主要可以分为以下几类:刺激—反应模型、安全距离模型、生理—心理模型，模糊推理模型，神经网络的车辆跟驰模型。 2.1刺激—反应模型及评价 刺激—反应模型重在描述驾驶环境中各种刺激对驶员行为的影响,包括GM 模型和线性模型。 (1)GM（General Motor）模型 GM模型是从20世纪50年代后期逐渐发展起来的车辆跟驰模型。其一般表达式为: (1) 式中: ——t + T 时刻第n+1辆车的加速度; ——t时刻第n辆车与第n+1辆车之间的速度差; ——t时刻第n辆车与第n+1辆车之间的距离; c，m, l——常数。 GM模型形式简单,物理意义明确,许多后期的车辆跟驰模型研究都源于刺激—反应基本方程。但是GM模型通用性较差,这是因为在确定m和l的过程中存在大量的矛盾之处。另外,当前后车速相同时允许两车的车头间距无限减少直至为零,这显然是不合理的。 (2)线性模型 Helly提出的线性模型考虑了前面第一辆车是否制动减速对后车加速度的 影响项,有以下关系: (2) (3) ——期望跟驶距离; ,,α,β,γ——参数。 Helly认为应当与车头间距变量及反应时间T有关,这样就产生了m=0,l=1
流域生态水文模型研究进展 摘要：流域生态水文模型是全球变化下流域生态水文响应研究的重要工具，通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制，为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑，是生态水文研究的前沿和热点。基于植被与水文过程相互作用规律，流域生态水文模型一方面要充分描述植被与水文过程相互作用和互为反馈机制，另一方面要精确刻画流域的空间异质性。本文在分析流域尺度陆地植被与水文过程相互作用特点的基础上，将现有流域生态水文模型进行归纳和分类，剖析不同类型模型的优缺点，并总结现有模型应用的代表性研究成果，最后，对流域生态水文模型存在的关键问题(如植被与水文相互作用机制的描述、模型参数的估计、模拟结果的不确定性分析等)进行讨论。 在全球变化加剧水资源危机的背景下，传统的水文学研究难以解决流域出现的新问题，生态水文过程的耦合研究日益引起学者们的关注[1-6]。国际地圈生物圈计划及联合国教科文组织(UNESCO)国际水文计划(IHP)等都将陆地植被生态过程与水文过程的耦合研究作为核心内容 1992年召开的国际水和环境会议首次将生态水文学作为一个独立的学科提出，其核心是在不同的时空尺度上揭示不同环境条件下植物与水的相互作用关系，为解决流域水资源危机和生态环境问题提供理论支持。指出生态水文耦合研究将是21世纪水文学研究最前沿和最激动人心的创新领域。流域生态水文模型是定量评估环境变化流域生态水文响应的重要工具，通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制，为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑。目前，国内外对流域生态水文模型已开展了一定深度的研
题目：分布式水文模型的原理及其应用 学院名称水建学院 专业名称水文与水资源 学生姓名朱良哲 学号2009011728 指导老师严宝文
分布式水文模型的原理及其应用 摘要 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。本文就几种分布式水文模型进行分类总结与比较，探讨其原理与应用。 关键字：分布式；水文模型；DEM；MIKE SHE；TOPMODEL；SWAT Distributed hydrological model is analyzed and deal with the water in multi-objective decision-making and management problems in the process of the development of up, all of the distributed hydrological model have one thing in common: to further discussed natural change and human activities under the influence of the hydrologic cycle and water resource evolution rule. This paper distributed hydrological model several classification summary and comparison, this paper discusses the principle and application. Key word: distributed; Hydrological model; DEM; MIKE SHE; TOPMODEL; SWAT 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
文章编号:100020240(2006)0620961210 水文模型与陆面模式耦合研究进展 收稿日期:2006206221;修订日期:2006210221 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2006CB400502;2001CB309404),中国科学院“百人计划”择优支持项目(82057493);中国科 学院大气物理所东亚区域气候2环境重点实验室开放基金项目资助 作者简介:雍斌(1975-),男,安徽马鞍山人,1997年毕业于合肥工业大学,现为南京大学国际地球系统科学研究所博士研究生,主要 从事遥感与地理信息系统及其在陆面水文过程中的应用方面的研究.E 2mail :yongbin @https://www.doczj.com/doc/177539254.html, 雍 斌1, 张万昌2,1, 刘传胜1 (1.南京大学国际地球系统科学研究所,江苏南京 210093;2.中国科学院大气物理所东亚区域气候2环境重点实验室, 全球变化东亚区域研究中心,北京 100029) 摘 要:水文模型与陆面模式耦合是目前全球变化研究中的热点问题,如何实现分布式水文模型与陆面过程模式的双向耦合,并将其有机嵌入大气模式中,是未来大气环流模式(GCM )和区域气候模式 (RCM )发展和完善的重要目标之一.在简单介绍陆面过程模式和水文模型发展历程的基础上,对水文 模型和陆面过程耦合研究的国内外进展进行了综述,指出了模式耦合中存在的共同问题和未来工作的研究要点.最后,探讨了分布式水文模型与陆面模式耦合在全球变化研究框架中的地位与意义,并展望了陆面水文过程发展的主流趋势和研究方向. 关键词:水文模型;陆面模式;陆面水文过程;耦合;全球变化;参数化中图分类号:P435+.2 文献标识码:A 1 引言 水是土壤2植被2大气传输系统(SVA T )物质、 能量循环的主要驱动力和载体,陆面水文过程则通过水分循环以降水、径流、蒸散发、融雪等多种方式完成了土壤、植被和大气之间水分、热量、动量通量的复杂的交换过程.陆面水文过程研究的最终目的就是要发展和完善水文模型与陆面过程的双向耦合模式,建立描述陆气间水汽通量和能量通量相互传输的参数化方案,实现对地球流体的气候、生态、水文的模拟和预测以及对极端灾害事件的真正预警机制. 2 陆面过程模式的发展 陆面过程模式是用来描述陆地表面水文物理过程、生物化学过程、植被动力过程、辐射传输过程、边界层湍流输送过程等[1-2],模拟和预测陆-气间各种相互作用的模型和模块的统称.陆面过程模式是定量刻画土壤2植被2大气间能量、动量和水汽交换的参数化方案,是大气环流模式(GCM )和区域气候模式(RCM )中的重要组成部分. 陆面过程模式的发展历史可以分为3个阶段:1)简单模式阶段.1956年Budyko et al .[3]提出了一个简单的陆面过程方案对大气和陆面间的相互作用进行参数化,即Bucket 模式;1969年Manabe [4]首次将该模式引入到GCM 中;随后多领域学者也相继投身到与GCM 相耦合的陆面过程模式研究中,陆面过程研究进入以Bucket 模式为核心的简单模式阶段.该模式以水量平衡为基础,将土壤层看作一个水箱,非常简单地处理了土壤蒸发和地表径流过程;2)生物大气模式阶段.从20世纪80年代开始,陆面过程进入了以Deardorff [5]的大叶模式,Dickinson et al .[6-7]的BA TS 模式以及Sellers et al .[8] 的SiB 模式为典型代表的生物大气模式阶段.这段时期各种陆面模式的主要特点是显式引入了植被对大气的作用,对生物圈的作用考虑较为完善,对陆气间的水热通量和动量通量进行了参数化模拟计算;3)新一代多模式阶段.20世纪90年代以来,全球变化研究的热潮推动了GCM 和RCM 的快速发展,人们对陆面过程模式给予了更多的关注.各种陆面过程模式不断问世,如BA TS2[9]、SiB2[10]、CL M [11]、AV IM [12]、BA IM [13]、L SX [14]、 第28卷 第6期2006年12月 冰 川 冻 土 J OU RNAL OF G L ACIOLO GY AND GEOCR YOLO GY Vol.28 No.6 Dec.2006
车辆跟驰模型研究综述 学号：14S032034 姓名：孟柳 1、早期车辆跟驰模型 1.1 Pipes与Forbes的跟驰模型 Pipes的车辆跟驰模型源于加利福尼亚机动车法规中对驾驶员跟驰行驶的建议：在跟随行驶过程中，安全距离至少为一个车身长度，并随速度每增加16km/h，就增加一个车长。 Pipes与Forbes的跟驰模型是早期的研究成果，其工作具有开创的意义，虽然随着对这一领域的深入研究，其模型精度已不能令人满意。但其形式简单，物理意义明确，在实际当中仍然得到了广泛应用。 1.2 刺激--反应模型 刺激--反应模型重在描述驾驶环境中各种刺激对驾驶员行为的影响，包括GM模型和线性跟车模型。GM模型最早是1958年由美国通用汽车研究小组的Chandler，Herman和Montroll提出的，它是由驾驶动力学模型（Driving Dynamic Model）推导而来，并引入如下理念： Response=f(sensitivit，stimuli) 式中，Response为后车在时刻t+T的加速度或减速度；sensitivity为后车对刺激的敏感度；stimuli为在时刻t后车与前车的相对速度；T是后车驾驶员的反应时间。 这个模型的基本假设为：驾驶员的加速度与两车之间的速度差成正比；与两车的车头间距成反比；同时与自身的速度也存在直接的关系。GM模型清楚地反映出车辆跟驰行驶的制约性、延迟性及传递性。 GM跟驰模型的优缺点： GM跟驰模型形式简单，物理意义明确。作为早期的研究成果，具有开创意义，许多后期的跟驰模型研究都是以其建立的刺激--反应的方程为基础，在前车紧急刹车时，后车维持不致发生尾撞的最小安全距离为前提推导而得。 但是，GM模型的通用性较差，现在较少使用GM模型，这是因为在
流域水文模型综述 摘要：本文分别综述了集总式流域水文模型和分布式水文模型的研究进展，并简单介绍了几种常用的集总式和分布式流域水文模型及特点，最后对流域水文模型的发展进行了展望。 关键词：流域，水文模型，集总式流域水文模型，分布式流域水文模型 水资源作为人类社会的一大资源，在不断地满足社会经济发展与生态环境需要的同时，水资源短缺与污染的趋势也在不断加剧。为了促进水资源的可持续利用与保护，美国率先提出了流域管理的概念。流域管理一作为水资源利用与保护的主要途径，是目前水资源管理的主要模式，在世界上得到了广泛应用，尤其在美国、欧洲和澳大利亚等国家，整个研究领域己逐步走向成熟。 水文学（hydrology）是地球物理学和自然地理学的分支学科。研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境及人类活动之间相互的联系和作用。是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 水文模型(Hydrologic Model)，是自然系统的抽象，真实世界的概化，是符号的综合体，是自然系统或部分自然系统的符号化，是数学模型用数学语言将自然现象符号化的的水文学应用，是为了模拟水文现象而建立的实体结构和数学结构与逻辑结构。 流域水文模型把流域总体看成是一个系统，输入为降雨等，输出为出流流量等。流域内的水文过程则是系统的状态，是根据水文概念推理计算出来的，随着全球性缺水问题日益严重，水污染水资源分布不均衡等问题的日益突出，就要求人们不断加强水文学的定量化研究，而流域水文模型就是其中发展较为迅速的研究领域。它有助于我们在利用水资源分配水资源中提供合理的科学的依据。流域水文模型在进行水文规律的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用，因此，掌握常见的流域水文模型是必要的[1]。