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第5卷第3期(0((年3月水利科学与寒区工程HydroScienceandColdZoneEngineeringVol. 5, No. 3Mar. . (0((肖兴涛.基于DEM 的分布式新安江模型在径流模拟中的应用研究水利科学与寒区工程！ (0((, 5(3)： 51-54.基于DEM 的分布式新安江模型在径流模拟中的应用研究肖兴涛(黑龙江省水文水资源中心，黑龙江哈尔滨150001)摘要：穆棱河流域雨量测站和水文站网比较稀疏，下垫面情况复杂，给中小河流的洪水预报工作带来了困难。
本文构建了基于DEM 的分布式新安江模型，选取穆棱河湖北闸站以上流域进行径流模拟,并分析了 TRMM 卫星 降雨产品RT 数据在径流模拟预报中的适用性。
比较不同降雨输入下日径流模拟效果，实测站点数据的日径流模拟效果都很好，RT 数据的径流模拟结果不太理想，但为进一步研究TRMM 卫星降雨产品在该流域的应用提供了方向，也为无资料地区中小河流洪水预报提供了参考依据。
关键词：TRMM 卫星降雨产品；径流模拟；DEM 数据；分布式新安江模型中图分类号：TV121. + 1 文献标志码：A 文章编号：2096-5419((0(()03-0051-04近些年来，随着GIS 、RS 等信息技术的发展，水文模拟技术取得了很大的进展，由传统的集总式模型向分布式模型过渡。
分布式水文模型将整 个研究区域划分成大量的基本单元(如不规则三角 网、栅格网等)，从而考虑各种水文响应影响因素的空间分布情况，需要降水、气温等气象因素的空间分布信息，故可以对径流和水资源的时空分 布进行模拟和预测，这对水资源的管理及水灾害的防治有重要的参考价值；并且，由于分布式水文模型可以应用GIS 、RS 、雷达等空间分布的遥 测信息，其为研究下垫面变化(包括人类活动、地表覆被等的时空变异特性)给水循环过程及水资源造成的影响提供了便利，为解决无资料或缺资料地区(PUB )的水文预报问题提供了一种新的有效 途径同时，以其栅格结构的优势，便于与数值天气预报模式和气候模式耦合，从而延长洪水预报的预见期或用于研究气候变化对水资源的影响。
不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究胡晓松【摘要】In order to compare the runoff accuracy simulated of different distributed hydrological models in the Dayang river basin,based on hydrological data from 20000 to 2010 of Shalizhai hydrological station of the Dayang river,SWAT model and VIC model were applied separately to simulate the runoff from 2000 to 2010 at the upstream of Shalizhai hydrological station of the Dayang river.The research shows that SWAT model is more suitable than VIC model to simulate the runoff of the Dayang river basin,relative error simulated by SWAT model is less than 8%,the certainty factor is over 0.7, however,the relative error of runoff depth simulated by VIC model is more than 10%,and the certainty factor is less than 0.6.%为对比不同分布式水文模型在大洋河流域的径流模拟精度，基于大洋河沙里寨水文站2000—2010年水文数据，分别运用 SWAT 模型和 VIC 模型，模拟了大洋河沙里寨水文站以上流域2000—2010年径流。
集总式水文模型与分布式水文模型的区别集总式水文模型(Lumped Hydrologic Model),不考虑水文现象或要素空间分布,将整个流域做为一个整体进行研究的水文模型.集总式水文模型中的变量和参数通常采用平均值,使整个流域简化为一个对象来处理.主要用于降水-径流(Rainfall-runoff)模拟.由于参数合变量都取流域平均值,所以不能对某单个位置进行水文过程计算.通常模型参数不能实际测量到,必须通过校准才能获得.分布式水文模型是通过水循环的动力学机制来描述和模拟流域水文过程的数学模型，模型根据水介质移动的物理性质来确定模型参数，利于分析流域下垫面变化后的产汇流变化规律，与概念性模型相比，分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映，可以更加准确详尽的描述和反映流域内真实的水文过程。
全面考虑降雨和下垫面空间不均匀性的模型, 能够充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对洪水形成的影响。
模型能全面地利用降雨的空间分布信息；模型参数的空间分布能够反映下垫面自然条件的空间变化；模型的输出具有空间不均匀性, 如蒸散发、土壤水分、径流深等[1]。
分布式流域水文模型的主要思路是：将流域划分成若干网格,对每个网格分别输入不同的降雨,根据各网格内植被、土壤和高程等情势, 对每个网格采用不同的产流计算参数分别计算产流量；通过比较相邻网格的高程确定各网格的流向, 根据各网格的坡度、糙率和土壤等情况确定参数, 将其径流演算到流域出口断面得到流域出口断面的径流过程。
模型的参数由地形、地貌数据结合实测历史洪水资料率定得到。
分布式流域水文模型的研究和应用, 需要雷达测雨、遥感、地理信息系统、数值计算和计算机等技术的支撑: 雷达测雨技术能观测到流域内各网格的降雨量；遥感技术是获得地形、地貌等数据的有效途径之一；有效地使用和管理地形、地貌数据, 并根据空间与数据属性生成更多的有用信息离不开地理信息系统；对流域产汇流计算的偏微分方程求解需要数值计算法,同时实现这些计算离不开高性能的计算机。
SWAT模型发展与应用研究进展田彦杰;汪志荣;张晓晓【摘要】Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is one of the most widely used hydrological models in the world. The development of SWAT model was described, the primary advances were summarized in application of SWAT model in the fields of hydrological analysis, nonpoint source pollution simulation, the impacts of environmental changes on hydrology, best management practices (BMPs) evaluation, crop yield estimation and the combined SWAT model with other models. Finally,the problems and insufficiencies which exist in the model were discussed,and the main recommended research needs for using SWAT well in China were also presented.%SWAT模型是国际上被广泛应用和认可的分布式流域环境模型之一.对SWAT模型及其发展和应用进行了分析,综述了模型在水文过程模拟和分析、非点源污染、环境变化下的水文响应、最佳管理措施对流域的长期影响、作物产量以及与其他模型联用等方面的最新应用进展,并探讨了模型存在的问题及我国应用SWAT模型的发展方向.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P3480-3483,3486)【关键词】SWAT模型;水文分析;非点源污染;环境变化;最佳管理措施【作者】田彦杰;汪志荣;张晓晓【作者单位】天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384【正文语种】中文水文模型是水文学研究的重要方法之一，也是研究自然界土壤、生态、环境变化与自然水文关系的基础。
国内外水资源评价的研究现状【摘要】本文概述了国内外水资源评价的研究现状，首先介绍了研究背景和研究意义。
随后分析了国内外水资源评价的发展现状，包括水资源评价方法与指标体系、水资源评价模型等方面。
针对当前存在的问题，重点探讨了水资源评价的发展趋势。
结论部分总结了已有研究成果并展望未来研究方向，指出水资源评价对于可持续发展具有重要意义。
通过本文的研究，有望为水资源管理和保护提供理论支持和决策参考。
【关键词】水资源评价, 国内外研究现状, 方法和指标体系, 模型, 发展趋势, 结论, 展望, 未来研究方向, 重要性1. 引言1.1 概述水资源是人类生存和发展的重要基础资源，对于维护生态平衡和保障经济社会的可持续发展具有至关重要的意义。
随着全球人口的不断增长和工业化、城市化进程的加快，水资源供需矛盾日益突出，水资源评价研究也成为各国关注的焦点之一。
国内外水资源评价的研究现状在不断深入和拓展，涌现出了许多具有重要理论和实践意义的成果。
通过对水资源量、水质、水生态等方面的综合评价，可以全面了解水资源的状况及变化趋势，为水资源保护、管理和可持续利用提供科学依据。
水资源评价的研究也促进了水资源管理与决策的科学化、精细化，为解决当前和未来水资源问题提供了重要支撑。
本文将就国内外水资源评价研究现状进行探讨，通过梳理相关文献和研究成果，分析水资源评价的方法、指标体系和发展趋势，以期为未来水资源评价研究提供借鉴和参考。
1.2 研究背景水资源评价是水资源管理中至关重要的一环，通过对水资源的质量和数量进行评估，可以为合理利用和保护水资源提供科学依据。
在全球范围内，随着人口增长和工业化进程的加快，水资源短缺、水质污染等问题日益突出，水资源评价研究也愈发受到重视。
现代社会对水资源的需求日益增加，而水资源的供给受到自然条件、人类活动以及气候变化等多种因素的影响。
了解和评价水资源的状况，不仅能够有效规划和管理水资源，促进经济社会的可持续发展，还能够保护生态环境，维护人类健康。
水文模型的研究进展概述周祥 2014217890 给排水14-1班摘要:水文模型是人们认识水文循环过程,进行水文预报和水资源管理的重要工具和手段。
在水文预报和水资源管理事务中,针对具体的预报和决策目标,需要根据研究区本身特征、各类数据现状,选择符合实际需求的水文模型。
详细分析水文模型选择的必要性及其在水文建模及模型应用中的地位,在回顾水文模型选择研究现状基础上,总结水文模型选择的基本原则,并对各种水文模型选择方法进行分类,进而明确提出水文模型选择的概念,最后提出基于知识、水文模型特性及数据资料等相结合的综合水文模型智能选择框架,探讨水文模型选择的发展趋势。
关键词:水文模型;发展状况;研究现状1.水文模型概念水文模型是对自然界中复杂水文现象的近似模拟,是水文科学研究的一种手段和方法。
描述水文过程的模型,是一切与水文过程有关的过程模拟的基础。
从20世纪30年代Horton提出著名的下渗理论。
至今,在近一个世纪以来,各国水文学家在水文规律研究及水文过程模拟方面做了大量的研究工作,获得了丰硕的成果,也提出了众多的水文模型。
按模型的性质和建模技术,水文模型可分为:实体模型、类比模型和模拟模型。
其中,模拟模型是最常用的一类水文模型,也是各国学者着力研究的重点。
该类模型的特征是运用数学的语言和方式描述水文原型的主要特征关系和过程,因此也称为水文数学模型。
2.水文模型发展过程水文模型是水文学发展的产物,并伴随着水文学的发展而发展。
现代水文模型出现于应用水文学兴起的20世纪30年代],特别是Sherman提出水文单位线过程的概念和Horton提出下渗理论以后。
在50年代以前,水文模拟大多是针对某一个水文环节(如产流、汇流等)进行的。
进入50年代以后,随着人们对入渗理论、土壤水运动理论和河道理论等的综合认识,以及将计算机引入水文研究领域,开始把水文循环的整体过程作为一个完整的系统来研究,在50年代后期提出了“流域模型”的概念。
深度学习水文预报研究进展综述Ⅰ——常用模型与建模方法欧阳文宇;叶磊;王梦云;孟子文;张弛
【期刊名称】《南水北调与水利科技(中英文)》
【年(卷),期】2022(20)4
【摘要】数据密集研究范式主导的数据水文学正在成为水文研究的一个重要方向,而善于从大量数据中挖掘规律的深度学习理论推动了近年来数据驱动水文预报的研究热潮,并不断和水文学科融合,逐步成为数据水文学的重要研究方法体系。
从深度学习与水文预报学科交叉的角度,简要介绍水文领域常用深度学习模型的原理与结构及其应用于水文预报中的一般建模方法,在此基础上进一步介绍深度学习与水文物理机制整合的基本方法,以期为相关研究人员开展深度学习水文预报研究提供有益参考。
【总页数】10页(P650-659)
【作者】欧阳文宇;叶磊;王梦云;孟子文;张弛
【作者单位】大连理工大学水利工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV214
【相关文献】
1.分布式水文模型结合气象预报方法初步探讨——以三峡区间实时洪水预报为例
2.ARMA 模型超定快速建模及其在水文预报中的应用
3.人工智能技术的热带气旋预报综述(之二)——流形学习、智能计算及深度学习的热带气旋预报方法
4.水文模
型模拟预报的多源数据同化方法及应用研究进展5.深度学习水文预报研究进展综述Ⅱ——研究进展及展望
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SWAT模型研究进展SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种用于流域水文模拟和水资源管理的集成模型。
它综合考虑了土壤水分平衡、表面径流、地下径流、蒸散发等关键过程，可用于分析流域内的水文过程、土壤侵蚀、水质等问题。
近年来，SWAT模型在流域尺度水文模拟和水资源管理方面取得了很大的研究进展。
本文将对SWAT模型的研究进展进行综述。
关于SWAT模型的改进和优化方面，研究人员进行了大量的努力。
针对模型在土壤侵蚀方面的不足，研究者提出了改进模型中土壤侵蚀算法的方法，同时改进了对坡面过程的描述，提高了模型对土壤侵蚀的模拟能力。
模型在蒸散发过程的模拟方面也进行了不少研究。
研究者通过改进模型中蒸散发算法，提高了模型对蒸散发过程的模拟精度。
针对模型在水质模拟方面的不足，研究者还改进了对水质污染的描述，提高了对水质过程的模拟能力。
SWAT模型在应用方面得到了广泛的应用。
研究者将SWAT模型应用于不同流域的水文模拟、水资源管理等研究中。
通过模拟分析和实验验证，SWAT模型被证明在流域水文过程、土壤侵蚀、水质模拟等方面具有较高的模拟精度。
研究者还将SWAT模型与其他模型进行比较和集成，以提高模型的模拟能力。
SWAT模型在不同研究领域的应用也得到了关注。
在气候变化研究领域，研究者将SWAT 模型与气候模型相结合，用于模拟未来流域水文过程的变化。
在水资源管理领域，研究者利用SWAT模型评估流域的水资源利用状况，制定合理的水资源管理策略。
在生态系统保护和恢复领域，研究者利用SWAT模型模拟分析生态系统的水文过程和水质变化，为生态系统的管理和保护提供科学依据。
SWAT模型在可持续发展研究方面的应用也备受关注。
研究者利用SWAT模型评估流域的水资源可持续利用能力，制定合理的水资源规划和管理策略。
SWAT模型也可用于评估不同的土地利用和管理措施对流域水资源的影响，为土地利用规划和管理提供科学依据。
水文学中的水文学模型研究水文学是研究水文过程和水文系统的学科，在水资源管理、水环境保护等领域具有重要的应用价值。
而水文学模型则是研究水文过程的重要工具，用于描述和预测流域水文过程，如降雨、蒸散发、径流等。
水文学模型根据其研究对象和建模方法的不同，可以分为不同的类型。
常见的有物理模型、统计模型、计算机模型等。
物理模型是基于水文过程的物理规律所建立的模型，例如水文平衡方程、流量-水位关系式等。
统计模型则是基于历史水文数据、气象数据等进行分析和统计，以建立流域水文过程的定量描述和预测模型。
计算机模型是一种将水文过程的方程式表示成计算机程序的模型。
其中，分布式水文模型和单元水文模型是应用非常广泛的计算机模型，尤其在流域水文系统模拟和预测中起着重要的作用。
分布式水文模型是将流域分为多个子流域，每个子流域独立地进行水文过程的模拟，通过计算高程、土壤、植被地表覆盖、人类活动等因素对水文过程的影响，得出流域各个子流域的径流量、地下水变化量等参数。
单元水文模型是将研究对象划分为一系列均质的单元区域，通过计算各个单元的水文过程，进而推算出流域的水文过程。
在水文学模型的研究和应用中，还有一些需要特别注意的问题。
比如，水文学模型的建立必须是基于充足的数据基础之上，否则模型的可靠性和精度将大大降低；另外，在模型应用中需要注意模型的范围和适用性，以免出现代表性偏差。
总的来说，水文学模型的研究对于了解流域水文过程、进行水资源管理、预防水灾等具有非常重要的意义，在今后的研究中，需要根据实际情况不断创新和完善模型建立的方法和技术，以更好地推动水文学的发展和应用。
分布式水文模型未来之大势——以MIKE SHE模型为例[摘要] 作为目前最强大的综合性物理分布式水文模型，MIKE SHE适用于30m2到5000km2的流域，几乎能模拟所有的水文过程。
该模型在欧美等得到广泛运用。
经过三十年的研究和运用发展，全球相关学者和技术人员研究并运用了多模型，多参数，多手段方式方法对MIKE SHE进行诸多领域范围的适用开发和研究。
而在中国该模型的研究和运用鲜有问津。
随着地理信息系统的发展、模型自身的完善和自动化发展，尤其是今年环境问题的激化，分布式水文模型必将成为流行全球的解决办法和工具。
作为一个最强大的分布式水文模型之一，MIKE SHE也必定是未来的趋势。
[关键字]分布式水文模型MIKE SHI 大势所趋环境问题解决办法随着电脑和水资源管理需求的发展，水资源管理已经步入一个数字时代。
为研究流域系统的，人们研发出了各式各样的水文模型。
这些模型大致可以分为：集中式模型和分布式模型。
由于分布式水文模型的参数是由遥感数据解译而来，其可以节省大量的野外调查花费，因此可以推广，广泛运用于土地利用，覆盖，水文对土壤侵蚀的响应，非点源污染，气候变化影响以及地表过程。
近些年对该模型的研究也逐步深入。
然而，这种模型系统一般需要详细的数据，电脑分析过程也很复杂，另外，许多参数在适用前也都需要验证。
所以分布式水文模型研究进展不快，仍然处在研究阶段，距离广泛使用还有很长的路要走。
1 MIKE SHE 概述MIKE SHE 模型最早在1982年由丹麦液压研究所开发，基于物理的确定性的分布式模型系统。
几乎可以模拟所有的水文过程。
1998，美国农业工程学会会议上提交了几分评估材料，MIKE SHE 模型也凭借其广泛的适用性和可编辑性也在此引起了整个学会的注意。
2典型运用MIKE SHE 最初是为欧洲的水资源管理和环境保护的用户设计的。
直至目前，MIKE SHE 已经比较广泛的运用于高校，研究机构，咨询公司。
雨水的水文模型与预报技术雨水是大自然赐予我们的宝贵资源，但过多的雨水也可能导致洪涝灾害，对人类的生活和财产产生巨大威胁。
因此，准确地预测雨水的频率、强度和分布，对于水资源管理、农业生产、城市规划等具有重要意义。
为了实现这一目标，科学家们发展了各种水文模型和预报技术，以提升对雨水的理解和预测能力。
一、雨水的水文模型水文模型是描述和模拟水文过程的数学和统计模型。
它们基于对雨水形成、降落、径流和蓄积等过程的认识，通过收集和分析相关的气象和水文数据，来预测雨水的产生和变化。
常见的水文模型包括分布式水文模型、单描述元水文模型和基于物理过程的水文模型。
1. 分布式水文模型分布式水文模型是基于地理信息系统（GIS）和遥感技术的水文模型。
它将流域划分为不同的单元，并对每个单元进行水文参数估计和降雨径流过程模拟。
这些模型可以更准确地考虑地形、土壤类型、植被覆盖等因素对雨水径流的影响，提高雨水预测的准确性。
2. 单描述元水文模型单描述元水文模型是将整个流域视为一个描述元，通过简化水文过程模拟，降低计算复杂性。
这类模型主要依赖于统计规律和经验公式，如单位线和单位线法等，来模拟雨水的过程。
虽然这些模型的精度相对较低，但在运算速度上具有一定优势，适用于规模较大的流域预报。
3. 基于物理过程的水文模型基于物理过程的水文模型采用物理学原理来描述雨水径流的生成和变化。
例如，基于连续方程的水文模型将流域划分为许多小单元，并通过考虑降雨、蒸发、渗透、径流等过程进行模拟。
尽管这些模型需要较多的参数和复杂的计算，但其模拟效果较好，对于研究降雨-径流过程提供了重要参考。
二、雨水的预报技术雨水的预报技术是基于水文模型和气象数据，通过分析和预测气象因素的变化，来预测未来一段时间内的雨水情况。
常见的雨水预报技术包括基于统计方法、基于数值模型和基于人工智能的预报方法。
1. 基于统计方法的预报基于统计方法的预报通过分析历史气象数据和雨水情况，建立统计模型，如回归模型、时间序列模型等。
水利大数据研究综述随着水利行业的快速发展，水利大数据研究日益受到。
本文将概述水利大数据的定义、特点和重要性，综述水利大数据的研究现状，包括基于云计算和技术的数据采集与处理方法、应用场景和发展趋势，同时总结研究成果和不足，指出现研究中存在的问题和需要进一步探讨的方向。
水利大数据是指涉及水利行业的相关数据，包括水文、水质、水资源、水工程等方面的数据。
这些数据具有体量大、种类多、更新快等特点，对于水利行业的可持续发展具有重要意义。
水利大数据的研究和应用有助于提高水资源的管理效率和利用效率，为水利工程的规划、设计、建设和运行提供有力支持。
目前，水利大数据的研究主要集中在数据采集与处理、应用场景等方面。
在数据采集与处理方面，研究者们积极探索基于云计算和人工智能技术的数据采集、存储、分析和可视化方法。
如利用物联网技术实现水文数据的实时监测和采集，利用大数据挖掘和机器学习技术对水资源数据进行深层次分析和预测等。
在应用场景方面，水利大数据已广泛应用于水资源管理、水工程规划、防洪减灾、水生态保护等领域。
例如，基于大数据技术的水资源智能调度系统能够有效提高水资源的利用效率和和管理效率，基于大数据分析的防洪减灾决策支持系统能够提高防洪减灾的准确性和响应速度。
尽管水利大数据的研究已经取得了很多成果，但仍存在一些不足和问题。
首先，数据质量是影响水利大数据应用的主要因素。
由于数据来源多样、数据格式不统一等问题，往往导致数据质量参差不齐，给数据的应用带来困难。
其次，现有的水利大数据研究多集中于应用层面，而对数据的基础理论和关键技术的研究不够深入。
最后，跨学科合作是推动水利大数据研究的重要方式，但目前相关领域的跨学科交流与合作仍显不足。
展望未来，水利大数据研究将继续发挥重要作用。
未来的研究将更加注重基础理论和关键技术的突破，推动水利大数据的深度应用。
随着和机器学习技术的发展，未来的水利大数据研究将更加注重智能化和自主化的数据处理和分析。
水资源系统模拟研究综述水资源系统规模庞大、结构复杂、影响因素众多，而系统中的不同方面构成了各种水资源相关的研究分支。
而目前水资源开发利用和人类活动结合日趋紧密，从而在水资源时空分布、生产和生态用水需求产生了众多矛盾，而对这些问题的有效解决方案必须建立在流域或区域基础之上，甚至必须考虑和相关流域或区域的关系，这使得将水文水资源系统作为一个整体进行模拟具有实际意义。
以集成方式进行系统模拟是达到这一要求的必然途径。
未来发展需要缩短目前宏观和微观层次研究的差距，以包括地表水、地下水在内的整个水资源系统为对象进行模拟，最终为决策者提供清晰、全面的分析成果，包括完成水量水质同步模拟并动态分析水与生态关系，以适用于水资源的综合管理规划。
目前国内应用的微观水资源模拟均是以某方面需求为导向的专业化模型，难以综合描述整个区域或流域的各项水量转化，而宏观性模型又缺乏水动力机理，不能准确反应水资源时空分布过程。
单一的专业模型以预定边界条件考虑其他相关模块，相互独立，割裂了水资源系统中存在的内在联系，不能准确模拟实际。
所以能反映宏观物理过程并满足实际需求的模拟技术是研究水资源系统的必然发展趋势。
而日新月异的计算机技术为这样的研究提供了有效工具。
本文在讨论现有的水资源系统模拟技术基础上，概括了这些方法所具有的一些共性，并对未来的发展方向作了展望。
（水资源系统模拟模型研究进展）1 国外研究现状1.1 宏观尺度水文模型（Macro-scale hydrological model ）一个宏观尺度的水文模型是一个可以多次应用于很大的地理区域的简单模型，而不需要在流域内校准。
很多宏观尺度模型是概念性的水平衡核算模型。
第一个概念性基础宏观尺度模型是由等人（1989,1996）提出的。
这个模型第一次被应用于亚马逊河流域，随后在赞比西河流域实施。
可变下渗能力模型(variable infiltration capacity ，VIC)已经产生了一系列文章(Wood et al.,1992; Xu et al., 1994; Stamm et al., 1994; Nijssen etal., 1997; Abdulla and Lettenmaier, 1997a,b; Liang etal., 1996).。
分布式水文模型子流域划分方法张峰;廖卫红;雷晓辉;蒋云钟;黄晓敏;王宇晖【摘要】子流域划分是构建分布式水文模型的重要工作之一,它关系到水文模拟和预报精度的好坏.通过综述分布式水文模型子流域划分方法的国内外研究进展,总结了现有子流域划分方法在不完整流域的子流域划分、无分叉长河段的子流域划分、水文站和水库控制范围确定以及子流域划分软件等方面存在的问题,提出了水文实践对子流域划分方法的需求,最后针对该问题从开发适用性更高的子流域划分算法、开发通用的子流域划分软件和加强子流域划分层次或水平的研究等三个方面对子流域划分研究方向进行了展望.%Sub-basin delineation is one of the most important steps during building a distributed hydrological model, which is related to the hydrological simulation and forecasting precision.This paper reviews the research progress on sub-basin delineation methods for distributed hydrological models worldwide and summarizes problems about the existing sub-basin delineation methods in terms of incomplete basin delineation, no bifurcate and long reach basin delineation, sub-basins under the control of reservoirs and hydrologic gauging stations and so on.This paper puts forward a hydrological practice demand for sub-basin delineation methods.Finally, this paper discusses the research direction of sub-basin delineation methods from the following three aspects:designing higher applicability sub-basin delineationmethods,developing general-purpose sub-basin delineation softwares and strengthening the research on sub-basin delineation level【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2011(009)003【总页数】5页(P101-105)【关键词】子流域划分;编码;算法;Pfafstetter法;DEM;软件;问题【作者】张峰;廖卫红;雷晓辉;蒋云钟;黄晓敏;王宇晖【作者单位】东华大学环境科学与工程学院,上海201620;中国水利水电科学研究院,北京100038;中国水利水电科学研究院,北京100038;中国水利水电科学研究院,北京100038;中国水利水电科学研究院,北京100038;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;中国水利水电科学研究院,北京100038;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;中国水利水电科学研究院,北京100038【正文语种】中文【中图分类】P333;TV12分布式水文模型是从水循环的动力学机制来描述流域水文问题,且能够分析流域下垫面变化后的产汇流变化规律的数学模型。
国内外分布式水文模型研究和应用综述1罗文兵，洪林, 时元智武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉（430072）E-mail: Lhong@摘 要: 分布式水文模型研究已成为现代水文界研究的热点，是真实描述和科学揭示流域水文过程和规律的一个有效途径，为研究水文、生态和环境问题提供了一种有效的工具。
本文概述了分布式水文模型的特点及结构、发展动态及趋势和目前国内外应用研究动态，分析了分布式水文模型研究和应用中存在的问题，并结合我国的实际展望了未来的发展方向。
关键词: 分布式；水文模型；研究动态；应用；发展方向20世纪以来，水资源危机日益突出，为了适应气候变化和人类活动影响下的水文水资源研究之需，流域水文循环的模拟已从集总式模型扩展到分布式或者半分布式模型。
分布式水文模型的开发不仅需要一定水文物理机制的支撑，而且还需要获得大量的流域空间数据和相关技术的支持。
随着“3S”技术的发展，水文模拟技术趋向于将水文模型与数字高程模型(DEM)相结合，并与地理信息系统(GIS)与遥感(RS)集成。
本文介绍了分布式水文模型的特点及结构、发展历程和目前国内外应用现状,分析总结了分布式水文模型存在的几点不足, 并对其未来发展做出展望。
1 引言在水文循环过程中，影响流域降雨径流形成的气候因子(如降雨、蒸发等)和下垫面因子(如地形、地貌、地质、土壤、植被、土地利用等)均呈现空间分布不均匀状态。
而分布式水文模型正是客观地考虑了气候和下垫面因子的空间分布对流域降雨径流形成的影响，所以能较真实地模拟现实世界的流域降雨径流形成的物理过程。
虽然早在20世纪60 年代就已提出分布式水文模型的概念，但其发展受到计算机技术的制约。
随着计算机、地理信息系统、遥感等信息技术的发展，分布式水文模型取得了很大进展，成为水文学研究的热点之一。
2 分布式水文模型的特点与结构2.1 分布式水文模型的特点分布式水文模型(Distributed Hydrological Model)是通过水循环的动力学机制来描述和模拟流域水文过程的数学模型。
在分布式水文模型中，流域是一个有机的系统，其内部地理要素存在空间差异，这也导致了水文过程的空间差异。
分布式模型用严格的数学物理方程表述水文循环的各个子过程，充分考虑了流域地理要素对水文过程的影响，还考虑到流域内不同水文过程之间的相互作用和联系，采用偏微分方程对水量和能量过程进行模拟，从而能够更加真实地模拟流域降雨径流形成的物理过程。
此外，分布式水文模型将流域划分成若干个小的独立计算单元，它不仅能得到水文过程的结果，而且能给出水文过程的动态变化，这对于水文过程的进一步认识及提高水文预测的准确性具有重要的意义。
与集总式模型不同，分布式模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间差异性的全面反映，可以更加准确地描述和反映流域内真实的水文过程，帮助人们更加深入地了解水文1资助项目:教育部科学研究重大项目（308017）；国家“863计划”（2006AA06X342）；国家自然基金重大项目（50639040）；湖北省自然基金（2005ABA290）。
循环的演变规律和过程。
2.2 分布式水文模型结构分布式水文模型的结构一般较复杂，但过程严密，具有一定的物理基础，能客观地反映水文循环过程。
分布式水文模型按照系统内部功能的聚集程度，把模型划分为一个个功能不同且相对独立的子系统，每一个子系统都通过数学语言来描述水文循环的一个子过程。
通用功能模块主要有：一维降水冠层截留，一维辐射传输，一维蒸散发，一维融雪，一维包气带水分垂向运移，二维表面漫流，一维河流/渠道汇流，二维饱和壤中流/地下水模拟和二维灌溉。
如果考虑到水质和土壤侵蚀问题，还应包括：一维包气带内溶质运移和化学反应过程，三维饱和带内溶质运移和化学反应过程和土壤侵蚀与沉积物运移[1,2]。
根据模型的结构，分布式水文模型可分为三类：分布式物理模型、分布式概念模型和半分布式模型。
各分布式物理模型尽管在结构形式上不同，但其核心部分均为流域水循环过程。
其一般结构如图1所示，主要包括以下八个部分：输入模块、冠层截留与蒸散发、入渗与土壤水、地表径流、地下径流、坡面汇流和河道汇流、积雪融雪和人工侧支循环。
分布式概念模型根据流域的特征将流域离散为众多水文单元，在每个水文单元上运用概念性水文模型计算子流域出口断面的流量过程，再按空间拓扑关系演算至流域出口断面。
半分布式模型一方面仅考虑流域水循环中某些部分如产汇流过程的分布性特征而不考虑其他部分如降雨、蒸发过程的分布性特征，对水循环过程有一定的简化；而另一方面，在对水循环过程描述中既可用水动力学方程亦可用单位线、线性水库等方法[3]。
分布式水文模型一般结构如图1所示。
图1 分布式水文模型的一般结构3 模型研究的发展动态及趋势3.1国外水文模型的发展在国外，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》的文章[4]。
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）[5,6]。
该模型并未考虑降水、蒸发等因素的空间分布对流域产汇流的影响，因此，它不是严格意义上的分布式水文模型[7]。
而由丹麦、法国及英国的水文学者(Beven等，1980年；Abbott等，1986年；Bathurst等，1995年；Refsgaard and Storm，1995年；Chapters等)联合研制及改进的SHE模型(System Hydrologic European)则是一个典型的分布式水文模型[8,9]。
该模型为研究人类活动对于流域的产流、产沙及水质的影响问题提供了理想的工具。
然而，该模型最初主要应用于欧洲，在其它地区应用得很少。
现在，通过改进，该模型出现了很多不同的版本，比如MIKESHE，SHETRAN等，并在许多流域得到检验和应用。
1980年，英国Morris提出了IHDM(Institute of Hydrology Distributed Model)模型。
Beven等(1987年)和Calver(1988年、1995年)对IHDM模型进行了改进。
1985年，美国农业部农业研究中心的Alons和Decoursey设计了SWAM模型(Small Watershed Model)。
1994年，Jeff Arnold为美国农业部(USDA)农业研发中心(ARS)开发了SWAT模型(Soil and Water Assessment Tool)。
SWA T模型是一个具有物理机制的长时段的流域半分布式水文模型[10]。
该模型的发展经历了一系列的改进，从最早的CREAMS模型，到SWRRB模型，结合ROTO模型后，最后形成了综合性的SW A T模型。
它能够利用GIS和RS提供的空间信息，模拟复杂大流域中多种不同的水文物理过程。
模型可采用多种方法将流域离散化(一般基于DEM)，能够反映降水、蒸发等气候因素和下垫面因素的空间变化以及人类活动对流域水文循环的影响。
SWA T模型模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分(即产流和坡面汇流部分)和水循环的水面部分(即河道汇流部分)。
SWAT模型通常仅适合于美国的流域，应用于美国18个主要流域。
SWAT模型功能十分强大，能够用来模拟和分析水土流失、非点源污染、农业管理等问题，是一个值得推广的综合性流域水文模型。
最新发展的流域分布式模型有STREAM、SWM等。
其中SWIM (Soil and Water Intergated Model)模型[11]是在SW AT 和MATSALU模型的基础上开发的，主要目标是提供一种基于GIS的综合水文和水质的中尺度（100-10000 km2)流域模型。
该模型集成了水文、植被、土壤侵蚀和N元素转移转化的动力学原理。
3.2 国内水文模型的发展我国分布式水文模型的研究起步较晚。
1995年，沈晓东等提出了一种在GIS支持下的动态分布式降雨径流流域模型，实现了基于栅格DEM的坡面产汇流与河道汇流的数值模拟。
1997年，黄平等[12]建立了描述森林坡地饱和与非饱和带水流运动规律的二维分布式水文数学模型，并利用加辽金有限元数值方法求解模型。
任立良和刘新仁[13]于2000年在数字高程模型(DEM)的基础上成功开发了分布式的新安江模型。
2000年，李兰等[14]建立了一个按子流域划分的分布式流域水文模型，该模型由各小流域产流模型、汇流模型、流域单宽入流和上游入流反演模型、河道洪水演进四个部分组成。
该模型考虑了产流随空间和时间变化的分布特征，能计算产流的多种径流成分的物理过程。
2000年，郭生练等[15,16]提出了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型，用来模拟小流域的降雨径流时空变化过程。
2002年，夏军等[17]建立了基于DEM的分布式时变增益水文模型(DTVGM)。
熊立华等(2004)[18]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蓄水量空间分布的能力。
SW AT模型在我国黑河流域的应用，说明该模型较适用于中国西北寒区。
4 模型研究和应用中存在的问题及未来发展方向4.1 存在的问题分布式水文模型的发展具有明显的时代技术特征。
在20世纪70、80年代，计算机水平的限制成为分布式水文模型发展的瓶颈。
进入90年代后，随着计算机技术的迅速发展，分布式水文模型的发展不再受到计算能力的制约，而对水文机理的深刻认识、尺度转换和多学科交叉等问题成为发展分布式水文模型必须面对的难点。
分布式水文模型面临的问题可归纳为5个方面：非线性问题、尺度问题、确定性问题、等效性问题和不确定性问题。
本文主要从以下几个方面进行探讨。
(1) 资料缺乏分布式水文模型需大量的输入数据，但目前因缺乏足够的输入数据而限制了模型的发展。
这些信息的获得除通过地面观测及应用自动测量技术外，很大程度上依赖于地理信息系统、遥感、航测、雷达等遥测技术。
但由于遥感资料还未完全融入到水文模型的结构中，因此直接应用困难较大，加之又缺乏普遍可用的从遥感数据中提取水文变量的方法，故遥感技术在水文模型中的应用水平还较低。
因此，加强遥感技术与水文模型的集成、开发地理信息系统技术在水文学中的应用领域和从遥感数据中提取水文数据的方法研究，对水文模型的发展十分必要。
(2) 非线性问题这是分布式水文建模所面临的大部分问题的核心。
水文系统是非线性系统，所有分布式水文模型都会涉及到描述非线性水文过程。
