第９卷第３期 ２００７年６月 地球信息科学 ＧＥＯ—ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏ１．９．Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ．２００７
国内流域产汇流模型与应用分析 刘兆存，金生，韩丽华 ｆ大连理工大学土木水利学院，大连１ １６０２４） 摘要：本文对国内流域产汇流研究与应用进行了分析、比较和综述。重点是对流域产流模型结构建立的理论基础分 析．流域汇流的单位线方法和流域的实际物理特性和水流运动的内部机制之间的对应关系的分析。流域产汇流模 型和遥感技术相结合应用到具体工程实践所产生的新的理论技术和研究方向作了分析。最后应用系统论、控制论 和反问题对上述问题进行了系统的归纳和总结。 关键词：产汇流；综述；单位线；遥感 １引言 流域产汇流模型属于流域水文模型的一种。流 域水文模型的任务总是根据输入信息来推断输出 的 流域产汇流研究的核心内容就是回答流域降水 （这里主要考虑降雨形式）后。在流域下垫面的作用 下。在所考虑的流域上水的分配形式和运动状态． 以及在流域内和在流域的边界上随时间和空间的 分配形式和运动变化状态 从工程实用的角度来 看，就是预报地表、壤中、地下产流量的多少和它们 各自的汇流运动状况 流域产汇流模型的研制。需要解决三个问题： （１）确定模型的总体结构；（２）确定模型的微结构， 即产汇流各个环节过程中的基本结构；（３）确定模 型中所含参数及参数的估算方法 它包含水量平衡 和流域调蓄两部分 一个较好的产汇流模型应当能 够较好地处理下述问题：降雨不均匀、径流来源不 同、调蓄作用不同、区间来水、非线性变化等。对于 一个确定的流域而言．常把降雨径流形成过程归结 为产流和汇流两个过程 前者是指由次洪降雨量预 报所形成的产流量（净雨量），又称为扣损计算；后 者将产流量演变为出口断面的流量过程 如果不计 河槽汇流过程中的损失量．降雨损失耗于地面储蓄 （植物截流、地面填洼、雨期蒸发等）及下渗。地面储 蓄的量一般不是很大．需要根据自然地理条件等作 具体分析 在水文模型中．系统输入一般为降雨、融雪、 水质、泥沙过程以及流域的蒸散发能力。系统的输 出是流域出口断面的流量过程和流域实际蒸散发。 在水文过程模拟中．对流域内的产流。坡面汇流以 及河道汇流过程的模拟是很重要的 坡面产汇流模 型模拟从降水到流域产流和流域坡面汇流的水文 子过程：河道演进模型模拟河网汇流水文子过程。 国内流域产汇流的研究．先从２０世纪５０年代 学习国外的先进经验开始．到７０年代赵人俊提出 新安江和陕北模型”．接着对引进的国外各种模型 如水箱（Ｔａｎｋ）模型、Ｓｔａｎｆｏｒｄ模型等的研究、应用和 教学普及 ．及至现在中国学者在水文研究方面对 国际所做的贡献 本文先分析产汇流研究要考虑的问题。然后详 细分析产流研究的进展。进而论述汇流模型中重点 需要考虑的问题．对实际应用中的产汇流模型结构 进行分析．重点探讨模型在工程实际应用中所存在 的问题及可能的改进措施 最后应用系统论和反问 题对上述问题进行了系统的归纳和分析总结。 ２产汇流研究考虑的问题 水文分析常用的方法大致分为：物理分析途 径：系统分析途径一广泛使用的是线性系统分析方 法，也使用非线性汇流计算；随机水文学。流域水文 模型按照建模的技术。分为水文物理模型和水文数 收稿日期：２００５—１１－０７：修回日期：２００６—０４—１４． 作者简介：刘兆存，男，１９９５年博士毕业。工作单位：大连理工大学土木水利学院。研究领域：地理系统模型。 Ｅｍａｉｌ：Ｌｉｕｚｃｌ７Ｃｏ￣ａｈｏｏ．ｏｏｍ．ｏｎ。
第６卷第５期 ２００８年１Ｏ月 南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．６ Ｎｏ．５ （）ｃｔ．２００８
紫荆关以上流域下垫面条件变化对产汇流影响分析
胡春歧，刘惠霞，胡军波
（河北省水文水资源勘测局，石家庄０５００３１）
摘要：由于人类活动改变了流域下垫面条件，导致流域入渗、蒸散发、径流等水文要素发生一定的变化，从而引起流域
产汇流的变化。针对以上情况，选用紫荆关以上流域历史暴雨洪水资料，分析了流域下垫面变化对流域产汇流影响， 为今后洪水预报和水资源分析评价提供资料基础。
关键词：流域；下垫面；产汇流；影响
中图分类号：Ｐ３３８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６８３（２００８）０５—００５０ ０２
Ｉｍｐａｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｌｔｅｒｅｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｉｎ Ｃｕｓｈｉｏｎ ｏｎ Ｒｕｎｏｆｆ Ｙｉｅｌｄ＆Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｚｉｊｉｎｇｇｕａｎ Ｂａｓｉｎ
ＨＵ Ｃｈｕｍｑｉ，ＬＩＵ Ｈｕｉ—ｘｉａ，ＨＵ Ｊｕｍｂｏ （Ｈｅｂｅｉ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ＆ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｕｒｖｅｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｕｍａｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｃｈａｎｇｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｉｎ ｃｕｓｈｉｏｎ，ｃａｕｓｉｎｇ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｋｅｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｓ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｅｖａｐｏ— ｒａｔｉｏｎ．ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ｙｉｅｌｄ＆ ｆｌｏｗ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｅｇｏｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｗｅ ｃｈｏｓｅ ｔｏｒｒｅｎｔｉａｌ ｒａｉｎ ｆｌｏｏｄ ｗａｔｅｒ ｄａｔａ ｏｆ Ｚｉｊｉｎｇｇｕａｎ ｂａｓｉｎ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｒｕｎｏｆｆ ｙｉｅｌｄ ．ｆｌｏｗ ｂｙ ｂａｓｉｎ ｃｕｓｈｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ．ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｄａｔａ ｂａｓｅ ｆｏｒ ｆｌｏｏｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｓｉｎ；ｂａｓｉｎ ｃｕｓｈｉｏｎ；ｒｕｎｏｆｆ ｙｉｅｌｄ＆ｆｌｏｗ；ｉｍｐａｃｔ
第六章 产汇流过程模拟
6.1 概述
6.1.1 径流简介
流域的降水或是冰雪融水在重力作用下，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。由于径流的来源不同，径流形成过程及径流特性也就不尽相同，因此，可把径流分为降雨径流和冰雪融水径流。我国的河流以降雨径流为主，冰雪融水径流只是在西部高山及高维地区河流的局部地段发生。
由降雨到达地面或是冰雪融水产生时起，到这些水流流经出口断面的整个物理过程，称为径流形成过程。径流形成过程一般又可分为产流和汇流两个过程，产汇流模拟就是模拟径流形成的整个过程，在具体应用中，可以根据模拟目的的不同而选取径流形成全过程中的部分内容进行模拟。
径流是水循环中的一个基本环节，无论产流模拟还是汇流模拟都以它为模拟对象，可以说它是产汇流模拟中最根本的模拟要素。
6.1.2 径流形成过程
径流形成过程是一个极其复杂的物理过程，精确的描述这一过程几乎是不可能完成的任务，但我们却可以将其概化为若干子过程，然后用尽可能精确的数学物理方法来表示。总的来说，径流形成过程可概化成产流过程和汇流过程。
（1） 产流过程
由于流域下垫面情况的不同，流域产流过程又有蓄渗过程和超渗过程之分。
降雨开始后，除一小部分（一般不超过5％）降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外，大部分降雨并不立即产生径流，而消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。
在降雨过程中植物截留量不断增加，直至达到最大截留量。对于流域来说，植物截留量与降水量、植被类型及郁闭程度有关。对于非森林流域，流域截留量一般在几mm以内，但在森林茂密的植被，年最大截留量可达年降水量的20~30％，雨止后截留的雨水最终消耗于蒸发。
下渗发生在降雨期间及雨停后地面尚有积水的地方。下渗强度的时空变化很大。在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部渗入土壤中。渗入土壤中的水，首先满足土壤吸收的需要，一部分滞蓄于土壤中，在雨停后耗于蒸发，超出土壤持水力的水将继续向下渗透。当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨（也称超渗雨），形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。地面洼地通常都有一定的面积和蓄水容量，填洼的雨水在雨停后也消耗于蒸发和下渗。平原和坡地流域，地面洼地较多，填洼量可高达100 mm，一般流域的填洼水量约10 mm左右。随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流，在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的，因此，地面径流产生的时间、地方有先有后，先满足蓄渗的地方先产流。 流域上继续不断降雨，渗入土壤的水使包气带含水量不断增加。土层中的水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流，也称表层径流。下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。因此，流域上的降水，经过不同的过程可能产生的径流成分包括地面径流、壤中流和地下径流三种。习惯上又把地面径流和壤中流统称为直接径流。
1 第七章 流域产汇流计算
一、概念题
㈠填空题
1. 降雨，径流，蒸发
2. 地面径流量，地下径流量，场次洪水总量
3. 水平线分割法，斜线分割法
4. 气温，湿度，日照，风
5. 降雨使土壤含水量达到田间持水量
6. 土壤缺水量
7. 径流量
8. 地下
9. 地面
10. 前期降雨的补充量以及流域蒸散发消耗量
11. 第t+1天开始时的前期影响雨量，第t天开始时的前期影响雨量，m1t,aWP（流域蓄水容量）
12. 第t天的降雨量，蓄水的日消退系数，m1t,aWP（流域蓄水容量）
13. 降雨强度大于土壤下渗率
14. 地面
15. 小于等于
16. 初损，后损
17. 产流开始之前，产流以后
18. 降雨，前期流域蓄水量，雨强
19. 降雨，蒸发
20. 平均后渗率mm/h，次降雨量mm，次降雨地面径流深mm，初损量mm，后期不产流的雨量mm，后期产流历时h.
21. 流域汇流时间
22. 各水质点到达出口断面汇流时间相等的那些点的连线，相邻等流时线间的面积
23. 流域上的最远点的净雨流达出口的历时 2 24. mstTT
25. 部分
26. 全面
27. 全面
28. 等流时线法
29. 谢尔曼单位线法
30. 相等
31. Δt
32. 等流量线法，谢尔曼单位线法，瞬时单位线法
33. Tq+Ts-1
34. 暴雨中心位置，暴雨强度
35. 瞬时单位线u(0,t)的积分曲线
36. 降雨过程，流量过程
37. 减小
38. 增大
㈡选择题
1．[a] 2. [b] 3. [c] 4. [c] 5. [b] 6. [c]
7. [b] 8. [d] 9. [b] 10.[c] 11.[a] 12.[c]
13.[d] 14.[b] 15.[d] 16.[b] 17.[c] 18.[c]
19.[b] 20.[b] 21.[c] 22.[a] 23.[c] 24.[b]
