第5卷第3期
2022年3月水利科学与寒区工程
Hydro Science and Cold Zone EngineeringVol. 5, No. 3
Mar. , 2022
廖厚初，王加虎.基于分布式预报平台的水文模型预报研究水利科学与寒区工程，(0((, 5(3)： 59-6(.
基于分布式预报平台的水文模型预报研究
廖厚初S王加虎(
(1.黑龙江省水文水资源中心，黑龙江哈尔滨150001； 2.河海大学，江苏南京(10098)
摘 要：本文在分布式水文预报的平台上，对汤旺河流域的洪水预报模型进行研究，依据土壤水的再分布，选取
蓄满两层水源模型、径流系数两水源模型、霍顿两水源模型、微调版新安江模型进行对比分析，分析参数的敏感
性，进行模型验证及精度评定，确定适合汤旺河上游五营站的洪水预报模型及参数。
关键词：分布式水文模型；微调版 模型；敏感性；模型
中图分类号：P338 文献标志码：A 文章编号：(096-5419((0(()03-0059-04
水文系统是一个高度非线性的复杂系统，而
流域水文模型则是封闭流域内的水文循环过程为
研究对象的模型⑴0 的水文模型主要有 式
模型和分布式模型 。 式模型是以整个
域为一个基本单元 水文 ,以 性模
型为主，而分布式水文模型 域 空间上的 分；分 式水文模型是 DEM 分的 域
元上建立水文模型，本文主要是基于分布
式预报平台的水文模型预报研究，考虑土壤水的
再分布对水文模型预报的 。
1
汤旺河发源于小兴安岭南坡，由北向南贯穿
小兴安岭腹地；全长约465 km,平均坡度
0. 71%°,流域面积20 557 km* 12 3*。汤旺河流域降水时
空分 不 。年内降水主要集中在6—9月，
占全年降水量的76%,其中7—8月占全年的
50%。 上游五 年径流深约在100〜图1五营站年平均流量过程
的要求，需要对资料 代表性、可靠性、
性等三个方面审查，并确定出本次研究的代
(1) 代表性。统计参 定性分析：年降水量
欧阳总创编 2021..02.13
欧阳总创编 2021..02.13 SWAT水文模型介绍
时间：2021.02.13 创作：欧阳总
1概述
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部（USDA）农业研究局（ARS）开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。它主要基于SWRRB模型，并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO的主要特征。SWAT具有很强的物理基础，能够利用GIS和RS提供的空间数据信息模拟地表水和地下水的水量和水质，用来协助水资源管理，即预测和评估流域内水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。该模型主要用于长期预测，对单一洪水事件的演算能力不强，模型主要由8个部分组成：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理和杀虫剂。SWAT模型拥有参数自动率定模块，其采用的是Q.Y.Duan等在1992年提出的SCE-UA算法。模型采用模块化编程，由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能，其源代码公开，方便用户对模型的改进和维护。 欧阳总创编 2021..02.13
欧阳总创编 2021..02.13 2模型原理
SWAT模型在进行模拟时，首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域，子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整，还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。然后在每一个子流域内再划分为水文响应单元HRU。HRU是同一个子流域内有着相同土地利用类型和土壤类型的区域。每一个水文响应单元内的水平衡是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流和河道运移损失来计算的。地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。渗透模块采用存储演算方法，并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量，一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor和Penman-Monteith。每一个子流域内侵蚀和泥沙量的估算采用改进的USLE方程，河道内泥沙演算采用改进的Bagnold泥沙运移方程。植物吸收的氮采用供需方法计算，植物的氮日需求量是植物与生物量中氮浓度的函数。土壤中向植物供给氮，当需求超过供给时，出现营养物压力。地表径欧阳总创编 2021..02.13
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浅析流域常用水文模型
作者：张海波
来源：《环球人文地理·评论版》2014年第01期
模型是一个复杂系统的简化表达式，水文模型是一个复杂的水文系统的简化。流域水文模型是水文科学的重要手段和方法之一，是水文自然规律研究的主要工具，是解决实际问题、径流理论和计算机科学的结合，基于流域为研究对象的数学方法来描述水文循环的仿真过程。现在流域模型根据不同分类方法在国内外有很多分类，本文将分析三水源新安江模型（SXAJ）、陕北模型（SB）、水箱模型（Tank），常用参数的选择、适用条件，用户可以根据具体流域的实际情况，选择适当的流域水文模型，在满足精度要求，选择计算和更方便使用流域水文模型，以简化用户的劳动强度。
1、三水源新安江模型（SXAJ）
新安江模型是一种分布式概念性水文模型，使用蓄满产流的概念，由赵人俊教授领导的研究小组设计的第一个完整的流域水文模型即二水源新安江模型；之后又提出三水源新安江模型，到目前为止已经形成完整的结构，良好的流域水文模型的应用效果，被联合国教科文组织国际推广模式，因此本文只介绍三水源的新安江模型
1.1模型的简介
新安江模型是分布式水文流域模型， 可用于湿润地区与半湿润地区；可简述为“蓄满产流、一个水库、两条曲线、三种水源”；流域蒸发计算模型与三层蒸发、径流计算方法根据存储的概念，产流计算；当流域面积较小，一个集总模型，当面积较大，块模型；根据流域分为自然分水岭分割方法，泰森多边形法等，它将整个流域划分为许多单元流域，为每个单元流域产汇流计算；总径流组成是地面径流、壤中流和地下径流；模型结构如图1.1所示系统的新安江模型结构。
新安江模型结构图（1.1）
1.2模型参数的取用
模型参数是具有物理意义，所以原则上可以定量，通过实测、试验和参考类似流域获得相关参数。
SWAT水文模型
SWAT水文模型介绍
1概述
SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型就是美国农业部(USDA)农业研究局(ARS)开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。它主要基于SWRRB模型,并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC与ROTO的主要特征。SWAT具有很强的物理基础,能够利用GIS与RS提供的空间数据信息模拟地表水与地下水的水量与水质,用来协助水资源管理,即预测与评估流域内水、泥沙与农业化学品管理所产生的影响。该模型主要用于长期预测,对单一洪水事件的演算能力不强,模型主要由8个部分组成:水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理与杀虫剂。SWAT模型拥有参数自动率定模块,其采用的就是Q、Y、Duan等在1992年提出的SCE-UA算法。模型采用模块化编程,由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能,其源代码公开,方便用户对模型的改进与维护。
2模型原理
SWAT模型在进行模拟时,首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域,子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整,还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。然后在每一个子流域内再划分为水文响应单元HRU。HRU就是同一个子流域内有着相同土地利用类型与土壤类型的区域。每一个水文响应单元内的水平衡就是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流与河道运移损失来计算的。地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。渗透模块采用存储演算方法,并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量,一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor与Penman-Monteith。每一个子流域内侵蚀与泥沙量的估算采用改进的USLE方程,河道内泥沙演算采用SWAT水文模型
