分布式水文模型1

2021温黄平原中分布式流域水文模型的运用范文 沿海平原河网区地势平坦，河湖串联，其洪水受上游山丘区来水、当地降雨、下游顶托（如河口潮汐顶托、台风增水顶托等）和人类活动等综合影响，产汇流机制复杂。

通过建立全流域水文水动力学数学模型，选取平原区水位站作为控制断面，以计算水位与实测水位的拟合进行模型的率定验证。

在陆地水循环中，水的迁移转化受地形、地貌与下垫面等影响，不同地区的产汇流规律是不同的，研究方法与手段需要有针对性。

本文探讨反映温黄平原河网和山丘区产汇流特征的模拟计算方法，以0509号 “麦莎”台风、“20090929”短历时暴雨过程为率定和验证洪水，检验模型结构的合理性和参数的准确性。

1研究区域和模型原理 1.1研究区域概况 温黄平原位于浙江省的椒江及灵江干流以南，乐清湾以北，东部和东南部濒临东海，总面积约2358km2,其中山丘区、平原区各占1/2,区域内有永宁江和金清2大重要水系，河道全长4 352km,水域总面积78.09km2,多年平均降雨量1 683mm,雨量多集中在4-9月，阶段雨量占全年雨量的70%~80%,多年平均水资源量22.07亿m3,产水系数0.56,产水模数93.6万m3/km2. 1.2模型的构建与输入 流域降雨推求流域出口的河川径流的模拟主要分为产流与汇流2部分。

产流过程是指降雨经过扣损变成净雨，汇流过程是指各分区净雨汇集到出口控制断面或排入河网。

温黄平原水文模型中，平原区降雨产流按水面、旱地、水田和城镇4类下垫面分别计算、汇流按经验汇流曲线计算；山丘区产流采用河海大学赵人俊等人开发研制的新安江模型计算，汇流采用麦克锡于1938年提出的马斯京根法计算。

1.2.1平原区产汇流模型 针对下垫面的空间分布差别较大，根据现有的资料条件，平原区产流模型将流域平原区下垫面分为水面、旱地、水田、城镇4类，分别采用各自的产流模型进行产流模拟。

各水利分区的产流量为分区内各种下垫面产流量的加权平均，即：R=f1RW+f2RR+f3RL+f4RC（1）式中：R为水利分区产流量（mm）;RW,RR,RL,RC为水面、水田、旱地及城镇产流量（mm）;f1,f2,f3,f4为水面、水田、旱地及城镇面积的比例。

分布式水文模型的现状与将来水文模型在水资源管理和水文猜测中扮演着重要的角色，通过模拟流域内地表水和地下水的运动过程，可以援助决策者更好地理解和猜测水文变化。

而分布式水文模型是在流域标准上进行水文过程模拟和猜测的一种方法，其差异于传统的集中式水文模型，能够更准确地揭示流域内水文过程的时空分布特征。

目前，分布式水文模型已经在许多国家和地区得到了广泛的应用，包括美国、加拿大、澳大利亚等发达国家，在大型流域的水文猜测和水资源管理中发挥了重要作用。

特殊是在山区、平原和湖泊等复杂地形和土地利用条件下，传统的集中式水文模型往往难以准确模拟水文过程。

而分布式水文模型通过将流域划分为多个子流域，依据子流域特征进行流域内的水文模拟，能够更准确地揭示不同地区的水文特征。

分布式水文模型的核心是确定流域内每个子流域的水文特征，包括降雨、蒸散发、地下水补给和径流等过程。

一般接受物理方法或统计方法对这些水文特征进行估算和模拟。

物理方法通过建立流域水文动力学方程来模拟水文过程，例如蒸发散发模型、径流模型和地下水模型等；而统计方法则通过运用统计学理论和方法来估算水文特征，例如频率分析、相关性分析和回归分析等。

这些方法在流域水文模拟中发挥了重要作用，能够准确地模拟流域内水文过程的时空变化。

分布式水文模型的将来进步方向主要包括以下几个方面。

起首是提高模型的精度和稳定性。

由于流域内水文过程具有复杂性和非线性性，因此分布式水文模型在模拟过程中往往存在不确定性和误差。

将来需要进一步提高模型的精度和稳定性，接受更精确的数据和方法来进行模型参数的估算和模拟过程。

其次是增强模型的自适应能力。

由于流域内水文过程存在时空变化的特点，将来分布式水文模型应该具备更强的自适应能力，能够自动依据流域内水文特征的变化来调整模型的参数和结构，以获得更准确的模拟结果。

第三是提高模型的应用效果。

分布式水文模型的目标是为了提供水文过程的模拟和猜测结果，为决策者提供参考和支持。

《分布式水文模型的现状与未来》篇一一、引言随着全球气候变化和人类活动的加剧，水文问题日益突出，对水文模型的研究和开发变得尤为重要。

分布式水文模型作为当前水文研究的热点，其能够更精细地描述流域内水文过程的时空变化，为水资源管理、洪水预报、生态环境保护等提供科学依据。

本文将重点探讨分布式水文模型的现状与未来发展趋势。

二、分布式水文模型的现状1. 模型发展历程分布式水文模型起源于20世纪后期，经历了从集中式模型到分布式模型的转变。

早期集中式模型将整个流域视为一个整体，难以反映流域内不同地区的异质性。

随着计算机技术和地理信息系统的快速发展，分布式水文模型得以快速发展，该模型考虑了流域内地理、气候、土壤等多方面的因素，具有更高的模拟精度。

2. 模型应用领域分布式水文模型广泛应用于水资源管理、洪水预报、生态环境保护等领域。

在水资源管理方面，通过模拟流域内水文的时空变化，为水资源分配和调度提供科学依据。

在洪水预报方面，分布式水文模型能够提供更精确的预报结果，为防洪减灾提供支持。

在生态环境保护方面，分布式水文模型有助于评估人类活动对流域生态环境的影响。

3. 模型技术特点分布式水文模型具有以下技术特点：一是空间分布性，模型将流域划分为多个子流域或栅格，考虑了流域内地理、气候等因素的异质性；二是物理机制明确，模型基于水流运动的物理规律，能够更准确地描述水文过程；三是可扩展性强，模型可以方便地与其他模型进行耦合，提高模拟精度。

三、分布式水文模型的未来1. 模型精细化发展未来，分布式水文模型将进一步向精细化方向发展。

一方面，模型将更加关注流域内不同地区的异质性，提高模拟的时空精度；另一方面，模型将考虑更多的物理过程和影响因素，如地下水流动、植被蒸腾等，以提高模拟的准确性。

2. 模型智能化发展随着人工智能和大数据技术的发展，分布式水文模型将向智能化方向发展。

通过集成机器学习、深度学习等技术，实现模型的自动校准和优化，提高模型的预测能力。

第六章分布式水文循环模型近年来，水文模型研究的重点已从集总式流域水文统计模型转向分布式水文模型的研究，分布式水文机理过程模型的开发成为人们关注的焦点。

分布式水文模型的研制首先需要获得大量的流域空间分布数据，目前的水文模拟技术则趋向于将水文模型与地理信息系统（GIS）的集成，以便充分利用GIS在数据管理、空间分析及可视性方面的功能。

而数字高程模型（DEM）是构成GIS的基础数据，利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数，如坡度、坡向、水沙运移方向、汇流网络、流域界线等。

因此，基于DEM 的流域分布式水文模型是水文模拟技术发展的必然趋势，也是本文水资源量可再生性的理论与评价研究的重要基础。

6.1 流域数字高程模型DEM及在水文中的应用数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)是由美国麻省理工学院Chaires ler教授于1956年提出来的，其目的是用摄影测量或其他技术手段获得地形数据，在满足一定精度的条件下，用离散数字的形式在计算机中进行表示，并用数字计算的方式进行各种分析。

DEM作为地理信息系统的基础数据，已在测绘、地质、土木工程、水利、建筑等许多领域得到广泛应用。

本节将介绍DEM的基本知识及其在水文中的应用。

6.1.1 DEM的基本知识(1) 地形的数字描述20世纪中叶，随着计算机科学、现代数学和计算机图形学等的发展，各种数字的地形表达方式得到迅猛的发展。

1958年Miller和Laflamme提出了数字地形模型DTM(Digital Terrain Mold)的概念，并给出了以下的定义：数字地形模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。

实际上，数字地形模型DTM是通过地表点集的空间直角坐标(x,y,z)并视需要进一步伴随若干专题特征数据来表示地形表面的。

它的更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用以下二维函数系列来概括地表示数字地形模型的丰富内容和多样形式：()),,3,2,1;,,3,2,1( ,n p m k v u f K p p k p === （6.1.1）式中：K p ——第p 号地面点（可以是单一的点，但一般是某点及其微小邻域所划定的一个地表面元）上的第人类地面特性信息的取值；u p ,v p ——第p 号地面点的二维坐标，可以是采用任一地图投影的平面坐标，或者是经纬度和矩阵的行列号等；m ——地面特性信息类型的数目（m ≥1）；n ——地面点的个数。

分布式水文模型研究概况由于传统的流域水文模型本身所具有的局限性, 同时随着水文循环中各个组成要素的深入研究, 以及计算机、地理信息系统（GIS）和遥感技术的迅速发展, 使构造具有一定物理基础的流域分布式水文模型成为可能。

流域分布式水文模型充分考虑流域下垫面空间分布不均对水文循环的影响。

在水平方向上将流域划分成许多单元网格和子流域（一般基于DEM）, 在垂直方向上将土壤分层, 并依据流域产汇流的特性, 使用一些物理的、水力学的微分方程（如连续方程与动量方程）求解径流的时空变化。

与传统的流域概念性集总水文模型相比具有以下显著的优点: ①具有物理机理, 能描述流域内水文循环的时空变化过程；②其分布式结构, 容易与GCM嵌套, 研究自然和气候变化对水文循环的影响；③由于建立在DEM基础之上, 所以能及时地模拟人类活动和下垫面因素变化对流域水文循环过程的影响。

下面我简单介绍一下国内外的著名的分布式水文模型。

主要从模型名称, 模型结构, 输入输出变量, 网格还是子流域为计算单元, 适用性和范围等方面来描述。

一、分布式水文模型研究的发展现状----国际在国外, 分布式水文模型的研究可以认为始于 Freeze 和 Harlan 于 1969 年发表的《一个具有物理基础数值模拟的水文响应模型的蓝图》这篇文章。

该文章提出了分布式水文物理模型的基本概念和框架。

随后, Hewlett 和 Troenale 在 1975 年提出了森林流域的变源面积模拟模型(简称 VSAS)。

1979 年 Bevenh 和 Kirbby 提出了以变源产流为基础的TOPMODEL 模型（TOPgraphy based hydrological MODEL）。

1 TOPMODEL 模型［1]（TOPgraphy based hydrological MODEL）该模型基于DEM推求地形指数, 并利用地形指数来反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响, 模型的参数具有物理意义, 能用于无资料流域的产汇流计算。