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分布式水文模型建模過程研究

第11卷第4期

2008年10月西安文理學院學報:自然科學版Journal of Xi’an University of A rts &Science (Nat Sci Ed )Vol .11 No .4Oct .2008文章編號:100825564(2008)0420001207

收稿日期:2008207212

基金項目:國家973資助項目(2007C B407201)

作者簡介:夏積德(1980—),男,河南鹿邑人,西北農林科技大學資源環境學院碩士研究生.研究方向:土壤侵蝕與流

域管理.

通訊作者:吳發啟(1957—),男,陜西黃陵人,西北農林科技大學資源環境學院教授,博士生導師.研究方向:土壤侵

蝕與流域管理.

分布式水文模型建模過程研究

夏積德1,2,吳發啟1,郭江濤1,2,孫茂存2

(1.西北農林科技大學資源環境學院,陜西楊凌712100;

2.楊凌職業技術學院交通與測繪工程系,陜西楊凌712100)

摘 要:分布式水文模型以其具有明確物理意義的參數結構和對空間分異性的全面反映,可以更加

準確詳盡地描述和反映流域內真實的水文過程,從而成為水文研究的熱點和前沿問題.在對水文模型詳

細分類的基礎上,充分考慮和依據水文循環過程各個環節,總結了分布式水文模型建模的一般步驟和方

法,提出了分布式水文模型建立和應用過程中存在的問題,指出了模型今后發展的方向.

關鍵詞:水文模型;分布式;空間尺度

中圖分類號:T V12 文獻標識碼:A

0 引言

分布式水文模型(distributed hydr ol ogical model )是通過水循環的動力學機制來描述和模擬流域水文過程的數學模型.模型根據水介質移動的物理性質來確定模型參數,利于分析流域下墊面變化后的產匯流變化規律[1].與概念性模型相比,分布式水文模型以其具有明確物理意義的參數結構和對空間分異性的全面反映,可以更加準確詳盡地描述和反映流域內真實的水文過程,幫助人們更加深入地了解水文循環在不同時間和空間尺度上的演變規律和過程,獲得流域內所有相關信息和情況,可以通過尺度轉換與大氣環流模式耦合來預測全球變化對水資源的影響[2],從而成為水文研究的熱點和前沿問題.分布式模型用嚴格的數學物理方程表述水文循環的各個子過程,充分考慮了流域參數和變量的空間變異,并考慮了不同水文單元之間的相互作用和聯系,采用偏微分方程對水量和能量過程進行模擬,能夠更加真實地模擬流域降雨徑流形成的物理過程.計算機和數學技術方法的革新,在一定程度上推動了分布式水文模型從理論走向應用實踐.目前,分布式水文模型在模擬土地利用、土地覆蓋、水土流失等各種變化過程的水文響應、面源污染、陸面過程、氣候變化影響評價等諸多領域都有廣泛的應用.另外,分布式水文模型中參數具有明確的物理意義,解決了參數間的不獨立性和不確定性問題,便于在無實測水文資

料地區推廣應用[3].自1969年Freeze 和Harlan [4]第一次提出關于分布式水文模型的概念以來,分布式

水文模型發展迅速.1986年由英國水文研究所、法國S OGREAH 咨詢公司和丹麥水力學研究所聯合研

制出第一個真正的具有代表性的分布式水文物理模型———SHE (Syste me Hydr ol ogque Eur opeen )模型[5].

國外此后出現了諸如I HDM

[6]、T HALES [7]、M I KE SHE [8]、T OP MODE L [9]、T OPK AP I 、SHETRAN [10]、DHS 2VM [11]、S WAT [12]、S WMM [13]等許多分布式模型.國內針對分布式水文模型的研究開展較晚,但也取得了

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