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现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题一、本文概述随着全球气候变化的加剧和人类社会对水资源需求的日益增长，现代水文水资源学科面临着前所未有的挑战与机遇。
本文旨在全面梳理现代水文水资源学科的体系框架，深入剖析其研究前沿和热点问题，以期为相关领域的研究者和实践者提供有价值的参考。
本文将首先回顾水文水资源学科的发展历程，阐述其基本概念和研究范畴，明确学科的定位与使命。
在此基础上，将重点分析现代水文水资源学科的研究前沿，包括气候变化对水文循环的影响、水资源评价与管理、水生态系统保护与恢复、水文极端事件与灾害风险评估等方面。
本文还将探讨当前水文水资源领域面临的热点问题，如水资源短缺与危机、水权与水市场、水资源利用效率与可持续性等。
通过对现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题的系统梳理和深入剖析，本文旨在促进相关领域的学术交流与合作，推动水文水资源学科的创新与发展，为全球水资源的可持续利用和管理提供科学支撑。
二、现代水文水资源学科体系随着科学技术的快速发展和全球水资源问题的日益凸显，现代水文水资源学科体系已逐渐形成为一个综合性的、多学科的交叉领域。
它不仅涵盖了传统的水文学和水资源学内容，还融入了环境科学、生态学、地理学、气象学、社会学、经济学等多个学科的知识和方法。
现代水文水资源学科体系的核心在于对水循环过程的深入理解和模拟，包括降水、蒸发、入渗、径流等各个环节。
在此基础上，学科体系进一步扩展至水资源的评价、规划、管理、保护等方面，形成了水资源工程学、水资源管理学、水资源经济学、水资源生态学等分支学科。
同时，现代水文水资源学科体系还注重与其他相关学科的交叉融合。
例如，通过与环境科学的结合，研究水资源的污染与治理；通过与生态学的结合，探讨水资源开发与生态保护的平衡；通过与气象学的结合，分析气候变化对水资源的影响；通过与社会学和经济学的结合，评估水资源的社会经济价值及其合理配置。
在研究方法上，现代水文水资源学科体系强调定量分析与定性分析相结合，注重数据的采集与处理、模型的构建与验证，以及预测与决策支持系统的开发与应用。
水文预报主要知识点总结水文预报的主要知识点包括以下几个方面：1. 水文资料的获取和处理水文资料是水文预报的基础，包括雨量、水位、流量、蒸发、降雪、土壤含水量等观测数据，以及地形、土壤、植被、地下水、地表水等空间数据。
水文资料的获取依靠气象、水文观测站、遥感技术和地理信息系统等手段，数据的处理和分析则需要运用数理统计、计算机模拟、数据挖掘等方法。
2. 气象因素与水文变化的关系气象因素对水文过程有着显著影响，主要包括降水、蒸发、降雪等。
降水是引起洪涝灾害的主要原因，而蒸发则是水体的主要损失途径，降雪则是冬季水资源的重要来源。
通过对气象因素与水文变化的关系进行研究，可以发现其规律性，从而提高水文预报的准确性和可靠性。
3. 水文模型的建立与应用水文模型是描述水文过程的数学模型，包括水文循环模型、径流模型、地下水模型、土壤水模型等。
通过建立水文模型，在预报时段内对水文过程进行模拟和预测，可以为水文预报提供科学依据和数值计算支持。
4. 预报技术与方法水文预报的技术和方法主要包括统计预报、物理模型预报、时间序列预报、模糊预测、灰色预测、人工神经网络等。
其中，统计预报是基于历史观测数据的分布特征和规律性来进行预测，而物理模型预报则是借助数学方程描述水文过程，通过计算机模拟来进行预测。
不同的预报技术和方法适用于不同的预报对象和目标，需要根据实际情况进行选择和应用。
5. 水文预报的评估与调整水文预报的准确性和可靠性是其重要评价指标，需要通过对观测数据和实际情况的对比，对预报结果进行评估和调整。
评估方法包括统计检验、误差分析、敏感性分析等，通过评估和调整，可以不断提高水文预报的准确性和可靠性。
水文预报是气象水文科学的重要内容之一，对于社会经济的可持续发展具有重要意义。
通过加强水文预报的研究和实践，提高水文预报的科学性、准确性和可靠性，可以为我国的水资源管理、防洪减灾、农业灌溉、城市供水等领域提供有力支撑。
同时，水文预报的发展也需要不断创新和完善，加强国际交流与合作，借鉴和吸收国际先进经验和技术，推动水文预报事业的发展和进步。
河流水文模型及其应用研究河流是人类生活和发展的重要资源，而水文是研究水循环、地表水和地下水的学科，其在河流研究中起着至关重要的作用。
河流水文模型是通过对河流水文数据进行建模，来模拟和预测河流水文过程的一种方法。
本文将重点介绍河流水文模型及其应用的研究进展。
一、常见的河流水文模型1. 基于经验公式的模型该模型是基于实测数据和经验公式构建的，适用于流域较小、水文观测数据较为稳定的情况。
其主要缺点是缺乏可靠性，对新的流域或不同情况下的变异性较大。
2. 统计模型统计模型是基于概率论和数理统计的理论，通过建立不同参数之间的统计关系，来对未来河流水位、水量、径流过程等进行预测。
该模型一般适用于大流域，且数据量足够大的情况，如大型水库等。
3. 物理水文模型物理水文模型是基于流域水文过程和水力学原理的理论，通过数学公式和计算机模拟对流域内的水文、土壤水分等变量进行计算和分析，从而对未来水文过程进行预测。
其优点在于考虑了流域内不同物理环境的影响，预测结果较为准确。
但是该模型对数据精度要求较高，需要较为复杂的建模过程。
二、河流水文模型的应用河流水文模型的应用主要集中在以下几个方面：1. 洪水预警河流水文模型可以根据历史数据和当前数据预测未来河流水位、水量等，为洪水预警提供可靠的依据。
特别是在地质灾害多发的地区，加强河流水文模型的研究对于预防和减轻灾害具有重要意义。
2. 水资源管理水资源管理需要对河流水文过程进行细致、全面的了解，从而制定合理的水资源管理方案。
河流水文模型可以对水资源和水能资源的可持续利用提供科学的依据，为水资源的合理开发和利用提供基础数据。
3. 河流污染调查河流污染是当今社会面临的重要环保问题之一，河流水文模型可以帮助科学家对河流内部的水流和污染源进行模拟和预测，从而制定出更加有效的污染治理方案。
三、河流水文模型的展望未来，随着科技和数据采集方法的不断进步，河流水文模型的应用将得到进一步扩展和深入，同时也将面临更多的挑战和机遇。
水文模型分类水文模型是水文学家用来表示水文系统特性的，它对于对水文研究具有重要意义。
水文模型能够解释水文系统中发生的复杂过程，并且可以应用于地形、水文、生态等诸多方面。
模型研究为水文研究者提供了一个有效的方法，用来分析和管理水文过程。
1.空坐标模型时空坐标模型是一种基于计算机的模型，它可以对汇流量进行任意时间和地点的分析。
它通过计算坐标系统中的坐标点，来模拟时空变化过程，来计算汇流量。
时空坐标模型采用了坐标点数据，结合传统水文学和统计分析，计算时间空间分析的汇流量变化规律。
2.点模型格点模型也叫空间格点模型，它是一种基于地理信息系统（GIS）的模型。
格点模型使用GIS数据，以某一点为中心，通过改变某些变量，来模拟水文系统中的过程，如地貌特征、水文参数、气象参数等，从而计算汇流量变化规律。
它可以快速模拟出水文系统上的流动过程，并对水文系统中出现的变化具有很好的描述性能。
3.率建模模型概率建模模型是一种基于概率统计理论的模型，它能够从水文系统中抽取数据，建立概率模型，并且可以识别出汇流量变化的概率分布特征，进而估算汇流量变化的趋势。
概率建模模型的优点在于它可以表示汇流量变化的多样性，并且具有较强的准确度和可操作性，在水文管理和水文调控方面具有重要意义。
4.经网络模型神经网络模型是一种基于模糊逻辑原理的模型，它采用神经网络算法来模拟水文系统中的复杂过程，从而实现对汇流量变化的准确预测。
它具有模型简单、复用性强、可视化等优点，特别是在分类和预测等方面具有较强的识别性能。
除了上述提到的几种水文模型，还有不少水文模型，比如代价函数模型、模糊模型、基于支持向量机的模型等，它们可以使水文研究变得更深入、更准确。
水文模型的应用范围广泛，它们可以用来预测和控制水文系统中发生的复杂过程，可以用于水库和水质管理，也可以用于水资源利用和可持续利用的研究。
水文模型的发展有助于深入了解水文系统的演变过程，并为水文研究提供了一种有效的工具。
水文分析与计算知识重点水文分析是指通过对水文资料、水文过程和水文工程的研究，分析水文系统的组成、演变和变化规律，从而对水文问题进行预测、评估和解决的过程。
在进行水文分析时，需要重点掌握以下几个知识重点：1.水文资料的收集和处理：水文资料是水文分析的基础，包括雨量、径流、蒸发量、蓄水量等数据。
在水文分析中，需要掌握收集、整理和处理水文资料的方法和技巧，如资料的存档和检索、数据的质量控制和校正等。
2.水文过程的理论和模型：水文过程是指雨水和蒸发等自然过程对水文系统的影响和作用。
要进行水文分析，需要了解常见的水文过程理论，如降雨产流机理、蒸发过程、水文循环等，并能应用数学模型对水文过程进行模拟和推断。
3.水文特征的提取和描述：水文特征是指描述水文系统状态和变量的指标，如流量、水位、径流系数等。
在水文分析中，需要掌握提取和描述水文特征的方法和技巧，如频率分析、趋势分析、周期性分析等。
4.水文统计和概率理论：水文分析中经常用到统计和概率理论的方法，如概率密度函数、频率分布、参数估计等。
掌握水文统计和概率理论的基本原理和方法，对于进行水文分析和预测非常重要。
5.水文模型和模拟：水文模型是指将水文过程和水文特征用数学方程表示的模型，可以用来模拟和预测水文系统的变化。
掌握常用的水文模型，如水文平衡模型、单位线模型、概念性模型等，并了解模型的参数优化和校验方法。
6.水文工程设计和规划：水文分析为水文工程设计和规划提供了科学依据。
了解水文工程的基本原理和方法，如水库调度、泥沙运移、排水设计等，可以更好地进行水文分析和模拟，为工程设计和规划提供可靠性评估和效益分析。
7.水文预报和预警：水文分析还包括对水文灾害的预报和预警。
掌握水文预报和预警的方法和技术，如流域响应模型、水文灾害风险评估等，可以提高对水文灾害的预测和应对能力。
以上所述只是水文分析的一些知识重点，水文分析还涉及到很多细节和实际应用，需要不断学习和实践。
随着科学技术的进步和水文分析方法的更新，水文分析的知识体系也在不断发展和完善。
1.洪水资料的分析处理：洪水资料的选样→洪水资料的审查→洪水资料的插补延长→洪水资料代表性分析方法。
（一）洪水资料的选样：（1）年最大值法：每年选取一个最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。
（2）年多次法：每年选取最大的k项，则由n年资料可选出n*k项样本系列，k对各年取固定不变，如k=3、5等。
（3）超定量法：选定洪峰流量和时段洪量的阀值Q mo、W to，超过该阀值的洪水特征均选作为样本，每年选出的样本数目是变动的。
（4）超大值法：将n年资料看作一连续过程，从中选出最大的n项。
（相当于以第n项洪水为阀值的超定量法）对一般水利工程：采用年最大取样；对城市雨洪排水和工矿排洪工程：年多次法。
（二）洪水资料的审查（“三性审查”）（1）可靠性分析：主要审查由于人为或天然原因的造成的资料错误或时空不合理现象。
审查的具体内容一般包括：1）水位资料的审查：了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施测断面有无变动。
2）检查流量测验情况：检查测验方法、仪器等情况。
如断面布设是否合理、浮标测流系数是否合理、水位流量关系有无问题，特别是水位流量关系曲线的延长部分是否合理。
3）检查上下游河岸整治、溃堤、分洪、改道、堵口等情况及人类活动的情况。
（2）一致性分析：样本是否来自同一总体。
不一致原因：1）上游修建水库蓄水，改变原天然洪水、径流过程；2）大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤；3）气候变化、下垫面覆被/土地利用变化。
分析方法：水量平衡原理修正、相关关系修正、水文模型修正。
（3）代表性分析：代表性是指样本与总体接近的程度。
其他条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大；提高样本代表性的主要途径是增加样本长度；方法：历史洪水调查、插补延长、古洪水探测。
（三）洪水资料的插补延长（1）根据上下游测站的洪水特征值进行插补延长（2）利用本站峰量关系进行插补延长（3）利用降雨径流关系进行插补延长（4）根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长注意事项：1）参证站和设计站在成因上有密切的联系，参证站具有充分长的资料，两站有一段相当长的平行观测资料2）插补系列的项数一般不宜超过实测项数n，最好不超过n/23）外延不宜太远：对洪水，一般不超过实测资料的30％4）相关密切, ρ＞02.洪水调查的意义：（1）增加样本容量，提高代表性。
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。
水资源管理中的水文模型水是人类生存和发展不可或缺的基本资源。
在现代化进程中，水资源的合理利用和管理越来越受到重视。
而水文模型是水资源管理中不可或缺的一环。
什么是水文模型？水文模型是基于水文学原理和方法，采用数学模型分析水文过程的一种方法。
它主要用于预测水文变化和模拟水文过程，为水资源管理、水文预报和水资源规划提供基础数据支持。
水文模型的分类根据模型输入数据和输出结果的不同，水文模型可以分为以下几种：1. 水文分布模型：以降雨量、蒸发量、渗透和流量为输入数据，推算出流域内的水文数据和水文情况的变化。
2. 水文过程模型：用于描述流域内的水文过程，包括降雨入渗、径流产生、径流暴涨等各个方面。
3. 水文预测模型：主要用于短期和中期的水文预测，以支持水资源管理和防洪减灾。
4. 水资源优化模型：以客观评价和分析流域水资源的各种利用方式，以及最优资源配置和利用方案。
为什么需要水文模型？水文模型在水资源管理中具有重要的应用价值。
在水库调度和防洪调度中，需要通过水文模型对水文过程进行模拟和预测，以确定最佳水库蓄水量和放水量，以及合理的防洪措施。
在水资源规划中，通过水文模型可以计算出流域的水文平衡和水文循环，以确定最优的水资源利用方案，提高水资源的利用效率。
在水资源评价和治理中，利用水文模型可以对流域的水文环境进行评价，指导流域的治理和保护。
水文模型的发展趋势随着数值模拟技术的不断改进和发展，水文模型也日益完善。
未来的水文模型将更加精细化和综合化，并与GIS、遥感技术、水传感器等技术相结合，开发各种辅助工具，提高水资源管理的效率和精度。
总的来说，水文模型是现代水资源管理不可或缺的工具，其应用范围正在不断扩大和深化，对于保障社会经济发展和生态环境保护具有重要意义。
水文循环模拟与预测水资源是人类生产和生活中必不可少的资源。
然而，随着人类活动的不断增加，水资源的供应和需求的差距越来越大，加之自然环境的不断变化，导致了水资源的不平衡。
因此，水文循环模拟和预测成为了当今水资源管理的重要手段。
一、水文循环模拟水文循环模拟指的是对水文循环过程进行计算机模拟，在空间和时间上对水文循环过程进行预测，以便更好地了解水资源的分布和利用情况。
1. 模型类型在水文循环模拟中，主要采用流域水文模型和水文循环模型。
流域水文模型是指模拟流域内多个或单个河流的流量、水位和洪水过程等水文要素的计算机模型。
水文循环模型则是模拟整个水文循环过程的模型，包括水的输入、输出和储存等环节。
2. AHP模型AHP模型是一种综合模型，也是一种常用的水文循环模型。
该模型的核心是层次分析法（AHP），以因素分析为基础，将多个指标进行比较和权重分配，综合考虑水资源的各方面因素，在空间和时间上进行水文循环模拟。
3. 模型应用水文循环模拟在水资源管理中有着广泛的应用。
它可以预测洪水、干旱、水质变化等水文事件，为水资源管理决策提供科学依据。
在水资源开发利用规划中，水文循环模拟可以评估水资源的潜力和供水能力，指导水资源的规划和管理。
二、水文循环预测水文循环预测是指在基于历史数据的基础上，对未来水文循环过程进行预测。
它是水文循环模拟的延伸和实践，为水资源管理提供了更有效的方法。
1. 模型类型水文循环预测主要分为统计模型和物理模型两种。
统计模型是用历史数据对未来水文过程进行预测的模型。
它包括回归分析、时序模型和神经网络模型等。
在广泛应用的时间序列模型中，ARIMA模型是其中的代表。
物理模型是通过建立水文循环过程的数学模型，利用自然规律和基本原理对未来水文循环过程进行预测的模型。
物理模型包括水文气象预报模型、水动力模型和地下水渗流模型等。
2. 模型应用水文循环预测在水资源管理中有着重要的应用价值。
它可以为水资源管理提供未来水量、水质及可能出现的水灾预测，指导水资源管理决策和规划。
水文分析及计算知识重点水文分析是指对水资源、水文过程进行分析、计算和预测的一种方法。
它是水文学的重要组成部分，对于合理利用和保护水资源具有重要意义。
本文将从水文分析的概念、方法和应用等方面进行分析和计算知识的重点介绍。
一、水文分析的概念和目的水文分析是指利用数学和统计方法对水文数据（如降雨量、流量等）进行分析，探索水文过程的规律性和变化趋势，以便进行水资源的合理利用和管理。
其目的主要有以下几点：1.揭示水文过程的规律性和变化趋势，为水资源管理和规划提供依据；2.预测未来的水文变化，以便制定适当的水资源调控措施；3.为水文工程设计和水灾防治提供科学依据。
二、水文分析的方法水文分析的方法包括统计分析、模型分析和实验分析等。
1.统计分析：通过对水文数据进行描述性统计和概率统计，揭示降雨和径流的规律性和变化趋势。
其中包括频率分析、时序分析、相关分析等方法。
2.模型分析：利用数学模型来模拟和预测水文过程，如水文循环模型和水量平衡模型等。
该方法可以通过数学计算来揭示水文过程的内在机理。
3.实验分析：通过野外观测和实验研究，收集原始数据，并进行分析和计算。
如通过监测降雨和径流的数据来分析水文过程的特点和变化规律。
三、水文分析的重点内容水文分析的重点内容主要包括以下几个方面：1.降雨分析：分析降雨过程的特点和规律性，如降雨量、频率、强度等。
通过降雨分析可以确定设计洪水等水文参数，为水资源规划和水灾防治提供依据。
2.地表径流分析：分析地表径流过程的特点和规律性，包括径流量、泥沙含量、径流过程的持续时间等。
通过地表径流分析可以估算流域的径流产量和泥沙输移情况。
3.地下水分析：分析地下水位的变化和水质的状况，研究地下水的补给、排泄和利用情况。
通过地下水分析可以评估地下水资源的量和质。
4.水文循环分析：分析降雨、蒸发、径流等水文过程之间的相互关系和平衡情况。
通过水文循环分析可以了解水资源的供需状况，为水资源管理和规划提供依据。
基于统计理论方法的水文模型参数敏感性分析一、简述水文模型是理解和预测水资源系统的关键工具，其准确性和可靠性对水资源管理至关重要。
参数敏感性分析作为水文模型研究的重要方向之一，旨在揭示模型内部参数对模拟结果的影响程度。
通过评估参数的敏感性，研究者可以更有效地识别和管理模型中的不确定性和潜在风险，进而改进模型的性能和预测能力。
传统的敏感性分析方法，如敏感性指数法、分布敏感度法和全局敏感性指数法等，虽已在环境科学领域得到广泛应用，但这些方法往往依赖于特定的概率分布假设，这在实际应用中可能受到限制。
本文采用基于统计理论方法的随机森林（Random Forest，简称RF）来评估水文模型参数的敏感性。
随机森林是一种集成学习算法，通过构建多个决策树并综合它们的输出来提高模型的预测性能和稳定性。
与传统的敏感性分析方法相比，随机森林具有以下优势：它不依赖于特定的概率分布假设，而是基于数据本身的统计特性进行参数敏感性评估。
这使得随机森林在处理非正态分布或具有复杂相关性的数据时具有更强的适应性。
随机森林具有优秀的泛化能力，能够处理大量的输入变量和样本。
这使得它在处理具有高维特征值的水文模型参数时具有较高的精度和效率。
随机森林计算简单且易于并行化，因此在实际应用中具有较高的计算可扩展性。
本文选用基于统计理论方法的随机森林来评估水文模型参数的敏感性，以期获得更为准确和可靠的结果，为水资源系统的优化配置和管理提供科学依据。
1.1 研究背景随着全球气候变化和人类活动的不断影响，水资源的需求与供应面临越来越严重的挑战。
水文模型作为水资源管理和保护的基础工具，其准确性和可靠性对于决策者至关重要。
水文模型的准确性受到多种因素的影响，其中参数敏感性分析是一个关键问题。
参数敏感性分析可以帮助我们了解模型中各个参数对模型输出的贡献程度，从而指导模型的优化和改进。
传统的参数敏感性分析方法主要包括基于统计学的方法和基于代理模型的方法。
基于统计学的方法通常通过对模型输出进行相关性分析和回归分析来评估参数的影响，而基于代理模型的方法则是通过构建代理模型（如响应面模型或神经网络模型）来近似原模型的输出，并对代理模型进行敏感性分析。
⽔⽂模型⽔⽂与⽔资源⼯程综合课程设计姓名：学号：班级：⽔⽂与⽔资源⼯程指导教师：2015年1⽉4⽇综合课程设计指导书某⽔库⽔⽂⽔利计算⼀、设计任务拟修建⽔库，需进⾏⽔库规划的⼯程⽔⽂及⽔利计算，具体任务包括： 1、推求符合设计标准和校核标准的设计洪⽔及过程线； 2、推求各种洪⽔特征⽔位。
⼆、设计提纲（⼀）⽔⽂⽓象资料的搜集和审查熟悉流域的⾃然地理情况，⼴泛搜集有关⽔⽂⽓象资料（见基本资料）。
（⼆）推求各种设计标准的设计洪⽔及过程线根据《江西省暴⾬洪⽔查算⼿册》（以下简称《⼿册》）使⽤说明，当流域⾯积⼤于50km 2时，性质重要⽽且要求有较精确的设计洪⽔过程线时，宜采⽤瞬时单位线法推求设计洪⽔。
（1）设计暴⾬量计算由黄荆坝的地理位置，查《⼿册》附图得黄荆坝年最⼤24⼩时、最⼤6⼩时、最⼤1⼩时暴⾬均值及相应的变差系数Cv ，3⼩时点暴⾬设计值按下式计算21133n p p H H -?= （1）式中)lg(285.1n -1162ppH H =。
（2）设计暴⾬过程线计算依据《⼿册》使⽤说明，采⽤三天暴⾬，⽤瞬时单位线法计算设计洪峰流量时，视流域⾯积⼤⼩采⽤以3⼩时或6⼩时以上为时段的暴⾬⾬型进⾏分配计算。
本次采⽤控制时段Δt=3⼩时，按《⼿册》中提供的暴⾬时段分配⽐例，求得各频率下的时段暴⾬分配量。
（3）产流计算由产流分区图，查《⼿册》可知，流域最⼤蓄⽔量和前期⼟壤含⽔量。
由72⼩时平均暴⾬强度，查《⼿册》可得各频率下的下渗率，扣除初损和稳渗，计算出各频率下24⼩时净⾬过程。
（4）汇流计算 A 、地⾯汇流计算由瞬时单位线计算分区图，利⽤该区的经验公式对单位线有关参数进⾏计算。
由流域特征值（F/J‰）和各时段净⾬强度（I i ）计算(m 1)i =(n·k)i,，由对应的(m 1)i 值，再计算各时段暴⾬K 。
根据K 值、Δt=3h 、n=3.0，查得各时段⽆因次的单位线U （t ，Δt ）后，分别乘以流量换算系数C=F/3.6Δt ，得各时段为3⼩时的单位流量q(t ，Δt)。
现代水文模型复习1_绪论-1◆流域水文模型的定义以一个数学模型来模拟流域降雨—径流形成过程或融雪—径流形成过程，即定量分析从降水、蒸发、融雪、截留、下渗、填洼、径流成分划分、坡地汇流和河槽汇流到形成流域出口断面的径流过程线的全过程。
◆分类方法按模型构建基础分类；按对水文过程描述离散程度分类；其它分类（数学分类、模型结构、模型参数）；按时间尺度分类……2_绪论-2◆降水成因降水：水分以各种形式从大气到达地面统称降水。
包括雨、雪、露、霜、冰雹等。
◆土壤水分类和水分常数土壤水:存于包气带中的水称为土壤水，指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水。
土壤水分常数：最大吸湿量、最大分子持水量、凋萎含水量、毛管断裂含水量、田间持水量、饱和含水量。
最大吸湿量：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。
最大分子持水量：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。
凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。
毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。
田间持水量(field capacity)：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。
饱和含水量(soil moisture content saturation)：土壤中所有孔隙被水充满时的土壤含水量。
◆控制蒸发的条件①供水条件: 蒸发面存储的水分多少②能量条件: 蒸发面上水分子获得能量的多少③动力条件: 水汽输送条件◆下渗的三个阶段渗润阶段：分子力渗漏阶段：毛管力渗透阶段：重力◆四种产流机制发生的物理条件①超渗地面径流（Rs）的产流机制(1)要有界面，即地面(下渗能力fp)；(2)要有供水，即降雨(雨强i)；(3)要供水大于下渗，即i >fp，rs= i–fp。
②地下水径流（Rg）的产流机制整个包气带土壤含水量达到田间持水量。
③壤中水径流（Rint）的产流机制(1)包气带中必须存在相对不透水层，且上层土壤质地比下层粗；(2)至少要上层的土壤含水量达到田间持水量。
④饱和地面径流（Rsat）的产流机制(1)存在相对不透水层，且上层土壤的透水性远强于下层土壤的透水性；(2)上层土壤含水量达到饱和含水量。
共同的基本物理条件：(1)在两种不透水性物质的界面上产生的；(2)上层介质的透水性必须好于下层介质的透水性。
◆可能的径流成分组合◆不同水源在退水段上的终止时刻特征不同水源成分由于汇集到流域出口断面所经历的时间不同，因此在出口断面洪水过程线的退水段上表现出不同的终止时刻。
槽面降水形成的出流终止时刻tr最早，坡地地面径流形成的出流终止时刻ts较次，坡地地下径流形成的出流终止时刻tg最迟。
◆流域调蓄作用的概念和原因流域调蓄作用：在流域汇流过程中，随着洪水的涨落所呈现出的流域蓄水量增加与减少的现象。
造成流域调蓄作用的物理原因：①降水并非从一个地点注入流域；②实际上由于流域各处水力条件(如糙率、坡度、……)不同，流域各处水质点的速度也将不同。
换言之，流域上的流速分布是不均匀的。
◆单位线特征单位线：是指单位时段内，均匀分布的单位净雨量在流域出口断面形成的地面径流过程线。
单位净雨深一般取10mm，单位时段则依流域性质不同，取3、6、12、24h等。
单位线反映了流域的坡地和河网综合调蓄后的洪水运动规律。
倍比定律假定、叠加法则假定，上述两个假定是把流域视线性系统。
◆河道洪水演算方法的分类河道洪水演算可采用水力学和水文学两类方法。
◆马斯京根法的基本原理马斯京根法依据的基本原理为水量平衡方程和槽蓄方程，其形式为：Δt(I-Q)=W2-W1（1）W=k［x·I+(1-x)Q］（2）3_蒸散发◆ 流域实际蒸散发和潜在蒸散发的定义实际蒸发是指实际被蒸发的水分量；潜在蒸散发是指充分供水下垫面（即充分湿润表面或开阔水体）蒸发/蒸腾到空气中的水量，又称可能蒸发量或蒸发能力。
◆ 土壤蒸发过程①土壤含水量>W 田：土壤中存在着自由重力水，土层中毛细管上下沟通，供水充分，土壤蒸发只受气象条件的影响。
蒸发量大而稳定。
②W 断<W<W 田：土壤中毛细管的连续状态将逐渐受到破坏，土层内部由毛细管作用上升到表面的水分也将逐渐减少，蒸发量与气象因素和土壤含水量有关。
③W<W 断，这时毛管水不再连续，毛管向土壤表面输送水分的机制遭到破坏，水分只能以膜状水形式或气态水形式向上层土壤表面移动。
◆ 流域总蒸散发量的估算方法估算流域蒸散发量的方法可概括为三类: (1) 基于彭曼假设的方法，(2) 基于互补理论的方法，(3) 基于水热耦合平衡的方法。
通常采用的方法是基于彭曼假设的方法，即认为流域实际蒸散发量与潜在蒸发量成正比，根据潜在蒸发量和流域内土壤及植被情况来估算。
4_第二章 概念性水文模型 HBV 模型◆ HBV 模型对产汇流过程的描述（即模型框架）HBV 模型是一个降雨-径流模型，它包括了流域尺度的水文过程的概念性数值描述。
一般水量平衡方程的定义为：）lakes (+++=--UZ SM SP dtd Q E P 式中，P 为降水；E 为蒸散发；Q 为流量；SP 为雪盖；SM 为土壤含水量；UZ 为表层地下含水层；LZ 为深层地下水含水层；lakes 为水体体积。
HBV 模型通常包括3个主要的子模块：①积雪和融雪模拟；②土壤含水量计算；③河道流量演算。
5_第二章概念性水文模型新安江模型◆新安江模型不同层次的功能◆流域蓄水容量曲线特征①单增曲线②唯一性（对一个固定流域而言，天然条件下）③最小值可以是0（流域中存在不透水区域）◆水源划分（二水源计算）二水源划分结构：根据霍顿的产流概念，用稳定下渗率进行水源划分。
◆水文模型参数概念及分类流域水文模型中表征流域物理过程的某些未知常量，即模型参数。
按参数对模型模拟计算精度影响程度的大小，可分为敏感性参数和不敏感性参数；按参数所具有的意义，可分为物理参数和经验参数；按参数在流域降雨径流形成过程中所起的作用，可分为蒸散发参数、产流参数、分水源参数和汇流参数；参数是否随时间变化，可分为时变参数和时不变参数。
◆参数敏感性的定义参数敏感性(Parameter sensitivity)：模型参数值的适当改变对模拟结果和目标函数的影响程度。
6_4.1 分布式水文模型概述◆分布式水文模型的定义分布式模型（Distributed model）：按流域各处地形、土壤、植被、土地利用和降水等的不同，将流域划分为若干个水文模拟单元，在每一个单元上用一组参数反映该部分的流域特性。
◆建模特点和基本结构基于DEM的分布式水文模型具有以下特点：①具有物理基础，能够描述水循环的时空变化过程；②由于其分布式特点，能够与GCM（大气环流模式）嵌套，研究自然变化和气候变化对水循环的影响；③同RS和GIS相结合，能够及时地模拟出人类活动或下垫面因素的变化对流域水循环过程的影响。
7_4.2 基于DEM的流域数字特征提取◆DEM定义及特点DTM: Digital Terrain Model，数字地形模型，是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
◆基于DEM提取流域特征的原理和主要内容原理：栅格的汇流累积量代表该栅格的水流量。
当汇流量达到一定值的时候，就会产生地表水流，那么所有那些汇流量大于那个临界数值的栅格就是潜在的水流路径，由这些水流路径构成的网络，就是河网。
1）预处理：对平坦区域和闭合洼地的处理；2）流向：网格水流方向是指水流流出该网格的指向；3）水流累积量：直接或间接流经某一个网格的所有单元格的总数。
每一个网格的水流累积值乘以一个单元格的面积尺寸（长和宽可能不相等），就可以得到该单元格上的上游集水面积；4）河网：水系流域中大大小小河流交汇形成的树枝状或网状结构；5）河流分级：水系拓扑学的特征表现之一；6）分水线、子流域划分：流域河网形成以后，可以确定整个流域界限并进行子流域的划分。
确定流域界限必须要先确定整个流域的总出口。
◆临界集水面积阈值的定义及其对提取河网的影响临界集水面积阈值CSA（Critical Source Area）：指形成永久性河道所必需的最小面积。
集水面积等于阈值的网格是河网的起点，集水面积最大的点是流域的出口。
阈值的大小决定了河网提取的详细程度和精度，阈值越大，则提取出的河网越粗化。
◆斯特拉勒分级法斯特拉勒(Strahler)分级法：定义从河源出发的河流为1级河流；同级的两条河流交汇形成的河流的级比原来增加1级；不同级的两条河流交汇形成的河流的级等于两者中较高者。
8_4.3 VIC水文模型◆VIC水文模型的特点对水循环过程，同时考虑了水分收支和能量收支过程，积雪融雪及土壤冻融过程，冠层蒸发、叶丛蒸腾和裸土蒸发，地表径流和基流两种径流成分的参数化过程，还考虑了基流退水的非线性问题。
对于次网格，分别考虑了地表植被类型的不均匀性、土壤蓄水容量的空间分布不均匀性和降水的空间分布不均匀性。
◆考虑的径流成分◆上层土壤产生的是直接径流Qd；下层土壤产生基流Qb。
9_4.4 SWAT模型◆SWAT模拟的流域水文过程SWAT模拟的流域水文过程分为两大部分：水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分）；水循环的水面部分（即河网汇流部分）。
前者控制着每个子流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移过程。
◆SCS产流方法SW A T产流计算包括SCS和Green & Ampt模型。
其中，SCS曲线数法用的较多，该模型有以下基本假定：实际蓄水量F与最大蓄水容量S之间的比值等于径流量Q与降雨量P和初损I a 差值之比值；I a和S之间为线性关系。
其降雨－径流关系表达式如下：a I P Q S F -= a I P Q S F -= （8.2）式中：P 为一次性降雨总量，mm ；Q 为地表径流量，mm ；I a 为初损，mm ，即产生地表径流之前的降雨损失；F 为后损，mm ，即产生地表径流之后的降雨损失；S 为流域当时的可能最大滞留量mm ，是后损F 的上限。
其中：aS I a = （8.3）式中：a 为常数，在SCS 模型中一般取为0.2。
根据水量平衡，可得：Q I P F a --= （8.4）式中，)P /()(2S I I P Q a a +--= （8.5）254/25400-=CN S （8.6）CN 值可针对不同的土壤类型、土地利用和植被覆盖的组合查表获得，CN 值是无量纲的反映降雨前期流域特征的一个综合参数，将前期土壤湿度(Antecedent moisture condition, AMC ）、坡度、土地利用方式和土壤类型状况等因素综合在一起。
CN 值可针对不同的土壤类型、土地利用和植被覆盖的组合查表获得，CN 值是无量纲的反映降雨前期流域特征的一个综合参数，将前期土壤湿度、坡度、土地利用方式和土壤类型状况等因素综合在一起。
