流域水文模型.doc

《流域水文模型.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、流域水文模型发展与研究的综述摘要本文简述了流域水文模型的发展历史,介绍了流域水文模型的分类及现代水文模型的主要类型，并对目前常用的几种水文模型进行了简单介绍，并概述其理论基础及功能，对各个类型的流域水文模型在模型结构、资料需求、应用范围能方便的不足进行总结吧，并且对流域水文模型的未来做出展望，分布式水文模型由于其自身特点及优势，是未来发展的趋势。关键词：产汇流；流域水文模型；概念性模型；分布式模型1、引言随着现代科学技术的飞速发展，以计算机和动心为核心的信息技术在水文水资源及水利工程科学领域的广泛应用，使流域水文模型的研究得意迅速发展。流域水文模型在进行水文规律的研究和解决生产实际问题中

2、起着重要的作用，如防洪减灾，水资源可持续利用，水环境和生态系统保护等。流域水文模型还是分析研究气候变化和人类活动对洪水，水资源和水环境影响的有效工具。2、历史与现状流域水文模型的研究始于20世纪50年代，早期主要依据传统产汇流理论和数理统计方法建立数学模型，应用于水利工程规划设计和洪水预报等领域。其间系统理论模型和概念性水文模型得到了快速充分的发展，国外曾出现了几个著名的概念性水文模型。比如，最简单的包顿模型和最具代表性的第IV斯坦福模型。包顿模型是澳大利亚的包顿（W.CBoughton）先生于1966年研制成功的一个以日为计算时段的流域水文模型，在澳大利亚、新西兰等国有着广泛的应用，比

3、较适用于干旱和半干旱地区。由N.H．克劳福特先生和R.K．林斯雷先生研制的第IV斯坦福模型(SWM-IV）是世界上最早也是最有名的流域水文模型，此模型物理概念明确，结构层次分明，为以后许多模型的建立提供了基础。此后比较有名的还有萨克拉门托模型和水箱模型。国内的流域水文模型在20世纪70年代至80年代中期也得到蓬勃的发展，其中典型代表为赵人俊教授等于70年代提出的新安江模型。新安江模型在湿润半湿润地区得到广泛应用，模拟精度也比较高，对我国水文模型的发展起了重要的作用。1969年，当概念性水文模型的研究开展得如火如荼时，Freeze和Harfan提出了分布式水文物理模型的概念和框架，但当时的

4、相关研究并不多。20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化而变化的问题，水文过程的空间变异性问题，还有水文、地球化学、环境生态、气象和气候之间的耦合问题。以前研制的大部分流域水文模型（系统模型和概念性模型），由于其自身存在着许多不足和局限性，无法适应这些挑战。因此，人们开始关注分布式水文物理模型的研究。在20世纪90年代，计算机技术、GlS、遥感技术和雷达测雨技术等迅速发展，为研制和建立分布式水文物理模型提供了强大和及时的技术支撑，使得分布式水文物理模型成为水文学研究的热点课题之一。水文模型经过近些年的蓬勃发展，形成了百家争

5、鸣，白发齐放的局面。水文模型可以分为确定性模型和随机性（统计）模型。确定性模型应用有限的物理学规律描述水文过程，其预测结果不存在不确定性；随机模型应用概率理论和随机性过程描述水文环节，其预测结果多为条件概率的形式。确定性模型根据模型对流域是空间集总式的还是分布式的描述，以及对水文过程是经验性描述、概念性描述还是完全物理描述，可将模型进一步划分为黑箱模型、概念模型和基于物理学的分布式模型。黑箱模型、概念模型和物理模型分别代表确定性水文模型的不同发展阶段。黑箱模型基于传输函数，几乎没有任何物理意义，是将所研究的流域或区间视作一种动力系统，利用己有的输入（一般指雨量或上游干支流来水）与输出（一

6、般指流域控制断面流量）资料，建立某种数学关系，然后据此用新的输入推测输出。代表模型有：总径流线性响应模型（TLR）、线性扰动模型（LPM）等；概念模型介于完全物理描述和经验式黑箱模型之间，是以水文现象的物理概念和一些经验公式为基础构造的，它把流域的物理基础（如下垫面等）进行概化（如线性水库、土层划分、蓄水容量曲线等），再结合水文经验公式（如下渗曲线、汇流单位线、蒸散发公式等）来近似地模拟流域水流过程。代表模型有：水箱模型、斯坦福模型、萨克拉门托模型、SMAR模型及新安江模型等；基于物理的水文模型建立在人们对控制流域响应的水文过程的物理认识的基础之上，物理模型认为流域面上各点的水力学特征是

7、非均匀分布的，因而依据物理学质量、动量与能量守恒定律以及流域产汇流特性构造水动力学方程组，来模拟降雨径流在时空上的变化。其中有代表性的有SHE阴模型和DBSIN模型等。从反映水流运动空间变化的能力角度说，水文模型又可分为两类：集总式模型和分布式模型。介于集总式模型和分布式模型之间，称为“半分布式”水文模型。集总式模型认为，流域表面上各点的水力学特征是均匀分布的，将整个流域被当作一个单元体，只考虑水流在单元体内的纵向运动。分布式模型则