流域水文模型——水文学

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1、1第八章流域水文模型第一节概述一、水文模型的定义和分类二、建立水文模型的的步骤三、水文模型的特点及作用第二节几种常用的流域水文模型一、新安江流域模型二、萨克拉门托(Sacramento)模型三、水箱(Tank)模型2一、水文模型的定义和分类水文模型是模拟水文现象而建立的实体结构和数据结构。是对实际水文现象过程的概化。被模拟的水文现象称为原型，模型是对原型的概化。仿造原型制作模型的工作就称之为模拟。对水文学来说，模型是描述一种现象转换为另一种现象的工具。3水文模型涉及内容和研究尺度水文模型涉及的内容可以是水量

2、、水质或某一个水文过程等。研究问题的尺度，可以大到全球水文循环系统，也可以小到一棵树的蒸散发过程。所有的水文模型必须能反映被模拟的水文现象的基本特征。4（一）流域水文模型的定义流域水文模型（流域模型）是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、截流、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。复杂的水文循环系统和降雨径流形成过程，是由若干子系统和子过程组成的，所以一个完整的流域水文模型是由几个子模型组成，模型中常含大

3、量的参数，所以用这种方法来研究水文现象的，又称为“参数水文学”或称参数数学模型。5(二)模型的分类1.实体模型：将自然界发生的真实水文过程按一定比尺缩小到实验室或试验场进行模型试验，模型和原型的区别在于比尺不同，两者的物理过程本质是相同的。因此，实体模型是保持同一物理本质的。2.数学模型：对水文现象进行模拟而建立的数学结构称作为数学模型。6数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型描述水文现象随机性

4、规律的数学结构。一个流域数学模型对相同的模型输入，由于模型本身的特征，而不能产生相同的模型输出，或者说产生随机性的模型输出。7数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型把水文事件当成与时间无关的随机变量，常见的概率模型有对数正态模型等。8数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型把水文事件当

5、成与时间有关的随机过程。9数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型○一个流域的数学模型对相同的模型输入，总是产生相同的模型输出。○描述水文现象的必然性规律的数学结构称为确定性模型。10数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型指在建立模型时，基本上不考虑径流形成的物理过程，而仅作一些必要的

6、假设，至于假设是否合理几乎全部依赖于实测的输入和输出资料。仅输入为已知的，其他均为未知——“黑箱”，该模型又称为非参数模型。11数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型在一定程度上考虑径流形成过程的物理过程，在该模型中常用一些物理和经验参数来概括径流形成的物理现象，又称为参数模型。12数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体

7、模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型将径流形成过程作为一个整体来模拟（不分产流、汇流）。13数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型先对径流形成过程中每个子过程进行数学模拟，然后按照各子过程在径流形成过程中内在的联系组合成一个数学模型。14数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型把全流

8、域作为一个整体研究，忽略输入变量与参数的时空分布的差异。15数学模型的分类：（1）随机性模型（非确定性模型）A、概率模型B、随机模型（2）确定性模型“黑箱”模型概念性模型整体模型过程模拟模型集中模型分散（块）模型先把全流域按径流形成的要求，划分成几个单元流域（或单元面积），分别对每一个单元流域的径流形成过程进行数学模拟，然后综合，它考虑了输入变量及参数在时间空间上的分布的差异。16流域水文模型分类图流域水文数学模