分布式水文模型課件

分布式水文模型的發(fā)展基于DEM的流域分布式水文模型幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.19.29.3第九章分布式水文模擬技術(shù)主要內(nèi)容分布式水文模型的發(fā)展基于DEM的流域分布式水文模型幾個(gè)典型分19.1分布式水文模型的發(fā)展9.1.1分布式水文模型的研究進(jìn)展9.1.1.1研究進(jìn)展分布式水文模型的研究可以認(rèn)為起始于1969年Freeze和Harlan發(fā)表的《一個(gè)具有物理基礎(chǔ)數(shù)值模擬的水文響應(yīng)模型的藍(lán)圖》的文章。后期比較具有代表性的水文模型包括SHE模型、IHDM模型、SWAT模型、THALES模型以及DTVGM模型等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS/RS技術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展與普及，分布式水文模型也因此獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。9.1分布式水文模型的發(fā)展9.1.1分布式水文模型的研究29.1.1.2幾點(diǎn)討論流域分布式水文模型還有待于進(jìn)一步完善，多數(shù)還存在（或很少考慮）以下幾個(gè)問(wèn)題。

①分布式水文模型的真實(shí)性問(wèn)題。②尺度轉(zhuǎn)換問(wèn)題（或者模型參數(shù)的有效性問(wèn)題）。③模型的檢驗(yàn)問(wèn)題。④計(jì)算時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。

9.1.1.2幾點(diǎn)討論流域分布式水文模型還有待于進(jìn)39.1.2分布式水文模型的發(fā)展目前，基于模塊的分布式水文模擬系統(tǒng)的研制在國(guó)內(nèi)還較為少見(jiàn)。在國(guó)外，USGS（美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局）在MMS(ModularModelingSystem)的基礎(chǔ)上已聯(lián)合歐洲等國(guó)著手開(kāi)發(fā)OMS(ObjectiveModelingSystem)，以JAVA為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于Internet實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。此外，USGS與BOR（復(fù)墾局）合作開(kāi)展流域與河流系統(tǒng)管理計(jì)劃（WARSMP），目標(biāo)是發(fā)展操作性強(qiáng)、以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心、面向復(fù)雜的資源管理問(wèn)題的決策支持系統(tǒng)?？傮w上看，集成不同的水循環(huán)模型，基于模塊化結(jié)構(gòu)，構(gòu)建面向多目標(biāo)的水文模擬系統(tǒng)是現(xiàn)代水文模擬技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)重要方向。9.1.2分布式水文模型的發(fā)展目前，基于模塊的分布49.2基于DEM的流域分布式水文模型9.2.1流域水文過(guò)程及其數(shù)學(xué)模擬9.2.1.1流域水循環(huán)過(guò)程流域是陸地系統(tǒng)中最為重要的自然集水區(qū)域。流域水循環(huán)主要包括降水、冠層截留、徑流（坡面流、壤中流和地下徑流）、下滲、蒸發(fā)（包括土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)、植被蒸騰、潛水蒸發(fā)）等幾個(gè)環(huán)節(jié)。在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中，伴隨著水量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)及能量的交換，同時(shí)還受到氣候變化、大氣降水動(dòng)力學(xué)過(guò)程及流域地形、地貌、人類活動(dòng)等多種因素的影響。因此，流域水循環(huán)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。

9.2基于DEM的流域分布式水文模型9.2.1流域水文過(guò)5流域水循環(huán)過(guò)程示意圖

流域水循環(huán)過(guò)程示意圖69.2.1.2流域水循環(huán)的數(shù)學(xué)模擬由于流域水循環(huán)過(guò)程極其復(fù)雜，在建立水文模型時(shí)通常對(duì)復(fù)雜水文現(xiàn)象進(jìn)行抽象和概化。目前，水文模型的種類繁多，按模型的性質(zhì)和建模技術(shù)可分為：實(shí)體模型（如比例尺模型）、類比模型（如用電流歐姆定律類比滲流達(dá)西定律的模型）和模擬模型。其中，數(shù)學(xué)模擬模型是人們最常用的一類水文模型。9.2.1.2流域水循環(huán)的數(shù)學(xué)模擬由于流域水79.2.2基于DEM的流域分布式水文模擬9.2.2.1模型的特點(diǎn)與分類基于DEM的分布式水文模型具有以下特點(diǎn)：①具有物理基礎(chǔ)，能夠描述水循環(huán)的時(shí)空變化過(guò)程。②由于其分布式特點(diǎn)，能夠與GCM（大氣環(huán)流模式）嵌套，研究自然變化和氣候變化對(duì)水循環(huán)的影響。③同RS和GIS相結(jié)合，能夠及時(shí)地模擬出人類活動(dòng)或下墊面因素的變化對(duì)流域水循環(huán)過(guò)程的影響。9.2.2基于DEM的流域分布式水文模擬9.2.2.1模8流域分布式水文模型的一般框架

流域分布式水文模型的一般框架9目前，基于DEM的分布式水文模型主要有兩種建模方式：

①應(yīng)用數(shù)值分析來(lái)建立相鄰網(wǎng)格單元之間的時(shí)空關(guān)系，如SHE模型等。②在每一個(gè)網(wǎng)格單元（或子流域）上應(yīng)用傳統(tǒng)的概念性（或系統(tǒng)理論）模型來(lái)推求凈雨，再進(jìn)行匯流演算，最后求得出口斷面流量，如SWAT模型等。

目前，基于DEM的分布式水文模型主要有兩種建模方109.2.2.2模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)基于DEM的分布式水文模型在結(jié)構(gòu)上一般分為三部分：

①分布式輸入模塊，用于處理流域空間分布信息，為水文模塊提供空間輸入數(shù)據(jù)和確定模型參數(shù)的信息。②單元水文模型，是坡面產(chǎn)匯流計(jì)算的核心部分。③河網(wǎng)匯流模型。有些基于網(wǎng)格的分布式水文模型忽略了該部分。9.2.2.2模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)基于DEM的分布式水11①在單元上采用傳統(tǒng)的概念性模型，不改變?cè)心Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，但每一個(gè)單元上水文模型的參數(shù)值隨空間變化。參數(shù)值的大小根據(jù)空間信息圖進(jìn)行分類計(jì)算。②重新設(shè)計(jì)單元水文模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。盡量選擇或者重新構(gòu)造那些既反映空間變化，又具有物理意義，且便于計(jì)算的指標(biāo)作為模型的參數(shù)。③將原有模型的參數(shù)同易于獲取的空間指標(biāo)（主要是通過(guò)RS影像或者DEM提取的空間指標(biāo)）建立起某種對(duì)應(yīng)關(guān)系（一般是統(tǒng)計(jì)關(guān)系），從而得到分布式水文模型的參數(shù)計(jì)算方法。

分布式水文模型的參數(shù)是一個(gè)反映流域下墊面和氣象因素空間變化的數(shù)集。它的確定方法包括：

①在單元上采用傳統(tǒng)的概念性模型，不改變?cè)心Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，129.3幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.3.1MIKESHE模型MIKESHE是對(duì)SHE模型的發(fā)展和完善，它能夠模擬水循環(huán)陸面過(guò)程中主要的水文過(guò)程包括水量、水質(zhì)及沉積物輸移。它能用于解決與地表水和地下水相關(guān)的資源和環(huán)境問(wèn)題，以及地表水和地下水之間的動(dòng)態(tài)相互作用關(guān)系。典型應(yīng)用包括：流域規(guī)劃、供水、灌溉和排水、污染物堆放場(chǎng)的污染物、農(nóng)業(yè)耕作的影響（包括農(nóng)用化學(xué)品和化肥的使用）、土壤和水資源管理、土地利用變化的影響、氣候變化的影響和生態(tài)評(píng)價(jià)（包括沼澤區(qū)域）。

9.3幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.3.1MIKES13MIKESHE的水循環(huán)及模擬示意圖

MIKESHE的水循環(huán)及模擬示意圖14

MIKESHE模型的核心是描述研究區(qū)域水分運(yùn)動(dòng)的MIKESHEWM模塊。MIKESHEWM模塊的主結(jié)構(gòu)包括六個(gè)部分，分別描述了六個(gè)水文物理過(guò)程：截留/植物蒸散發(fā)(ET)、坡面和河道徑流（OC）、不飽和層（UZ）、飽和層（SZ）、融雪（SM）和蓄水層與河道間的交換。MIKESHE模型的核心是描述研究區(qū)域水分運(yùn)動(dòng)的M15MIKESHEWM模塊的結(jié)構(gòu)圖

MIKESHEWM模塊的結(jié)構(gòu)圖169.3.2TOPMODELTOPMODEL（TOPgraphybasedhydrologicalMODEL）是一個(gè)以地形為基礎(chǔ)的、基于變?cè)疵娣e概念的半分布式水文模型。由Beven和Kirkby于1979年提出，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，TOPMODEL與DTM（或DEM）相結(jié)合在水文領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。TOPMODEL的顯著特點(diǎn)是利用易于獲取的地形信息（如地形指數(shù)、土壤－地形指數(shù)等）來(lái)描述流域產(chǎn)流及源面積的變化與分布，簡(jiǎn)化流域降水徑流過(guò)程的模擬。模型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、優(yōu)選參數(shù)少、物理概念明確、模擬精度高、易于與GIS相結(jié)合等特點(diǎn)，無(wú)論在徑流、泥沙、水質(zhì)的模擬研究中，還是在氣候、土地植被變化研究和水資源管理等領(lǐng)域都具有很好的應(yīng)用前景。9.3.2TOPMODELTOPMODEL（TOP17TOPMODEL通過(guò)土壤含水量（或土壤飽和缺水量）來(lái)確定流域產(chǎn)流面積的大小和位置，而土壤飽和缺水量由地形指數(shù)計(jì)算得到。對(duì)于一個(gè)單元流域TOPMODEL的計(jì)算流程為：①基于DEM計(jì)算地形指數(shù)，并求出每類地形指數(shù)的面積分布；②根據(jù)地形指數(shù)逐類進(jìn)行產(chǎn)流計(jì)算，得到單元流域的產(chǎn)流量；③進(jìn)行單元流域的匯流計(jì)算。

TOPMODEL通過(guò)土壤含水量（或土壤飽和缺水量18TOPMODEL模型具有參數(shù)較少，模擬精度高的特點(diǎn)。TOPMODEL利用地形指數(shù)計(jì)算飽和缺水量，將產(chǎn)流計(jì)算與易于獲得的地形信息建立聯(lián)系，這一點(diǎn)對(duì)于構(gòu)建基于DEM的分布式水文模型具有很好的啟迪作用。但同大多數(shù)模型類似，TOPMODEL模型并不適合所有的流域。這是因?yàn)槟Ｐ偷男顫M產(chǎn)流機(jī)制和飽和地下水穩(wěn)定流的假設(shè)在一些流域并不成立。

TOPMODEL模型具有參數(shù)較少，模擬精度高的特199.3.3SWAT模型SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）模型是在SWRRB（SimulaterforWaterResourcesinRuralBasins）模型（Williamsetal.,1985;Arnoldetal.,1990）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一個(gè)長(zhǎng)時(shí)段的流域分布式水文模型。它具有很強(qiáng)的物理基礎(chǔ)，適用于具有不同土壤類型、不同土地利用方式和管理?xiàng)l件下的復(fù)雜大流域，并能在資料缺乏的地區(qū)建模，在加拿大和北美寒區(qū)具有廣泛的應(yīng)用。SWAT屬于第二類分布式水文模型，即在每一個(gè)網(wǎng)格單元（或子流域）上應(yīng)用傳統(tǒng)的概念性模型來(lái)推求凈雨，再進(jìn)行匯流演算，最后求得出口斷面流量。9.3.3SWAT模型SWAT（Soiland20SWAT模型結(jié)構(gòu)示意圖

SWAT模型結(jié)構(gòu)示意圖21SWAT采用類似于HYMO（HydrologicModeling）模型（WilliamsandHann,1973）的命令結(jié)構(gòu)來(lái)控制徑流和化學(xué)物質(zhì)的演算。通過(guò)子流域命令，進(jìn)行分布式產(chǎn)流計(jì)算；通過(guò)匯流演算命令，模擬河網(wǎng)與水庫(kù)的匯流過(guò)程；通過(guò)疊加命令，把實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)和點(diǎn)源數(shù)據(jù)輸入到模型中同模擬值進(jìn)行比較；通過(guò)輸入命令，接受其他模型的輸出值；通過(guò)轉(zhuǎn)移命令，把某河段（或水庫(kù)）的水轉(zhuǎn)移到其他的河段（或水庫(kù)）中，或直接用作農(nóng)業(yè)灌溉。SWAT模型的命令代碼能夠根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。SWAT采用類似于HYMO（Hydrologic22SWAT模型在產(chǎn)流計(jì)算上可以采用經(jīng)驗(yàn)方法SCS模型或者Green-Ampt下滲概念模型。流域離散可以采用多種方法，如，子流域、山坡或網(wǎng)格。SWAT模型的參數(shù)大多具有物理概念，但由于參數(shù)繁多，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然面臨很多的問(wèn)題。SWAT模型作為第二類分布式水文模型的典型代表，其模型結(jié)構(gòu)和運(yùn)行控制方式為構(gòu)造流域分布式水文模型（特別是日過(guò)程模型）提供了很好的借鑒。SWAT模型在產(chǎn)流計(jì)算上可以采用經(jīng)驗(yàn)方法SCS模23ThankYou!ZHENGZHOUUNIVERSITYThankYou!ZHENGZHOUUNIVERSI24謝謝！謝謝！25分布式水文模型課件26分布式水文模型的發(fā)展基于DEM的流域分布式水文模型幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.19.29.3第九章分布式水文模擬技術(shù)主要內(nèi)容分布式水文模型的發(fā)展基于DEM的流域分布式水文模型幾個(gè)典型分279.1分布式水文模型的發(fā)展9.1.1分布式水文模型的研究進(jìn)展9.1.1.1研究進(jìn)展分布式水文模型的研究可以認(rèn)為起始于1969年Freeze和Harlan發(fā)表的《一個(gè)具有物理基礎(chǔ)數(shù)值模擬的水文響應(yīng)模型的藍(lán)圖》的文章。后期比較具有代表性的水文模型包括SHE模型、IHDM模型、SWAT模型、THALES模型以及DTVGM模型等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS/RS技術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展與普及，分布式水文模型也因此獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。9.1分布式水文模型的發(fā)展9.1.1分布式水文模型的研究289.1.1.2幾點(diǎn)討論流域分布式水文模型還有待于進(jìn)一步完善，多數(shù)還存在（或很少考慮）以下幾個(gè)問(wèn)題。

①分布式水文模型的真實(shí)性問(wèn)題。②尺度轉(zhuǎn)換問(wèn)題（或者模型參數(shù)的有效性問(wèn)題）。③模型的檢驗(yàn)問(wèn)題。④計(jì)算時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。

9.1.1.2幾點(diǎn)討論流域分布式水文模型還有待于進(jìn)299.1.2分布式水文模型的發(fā)展目前，基于模塊的分布式水文模擬系統(tǒng)的研制在國(guó)內(nèi)還較為少見(jiàn)。在國(guó)外，USGS（美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局）在MMS(ModularModelingSystem)的基礎(chǔ)上已聯(lián)合歐洲等國(guó)著手開(kāi)發(fā)OMS(ObjectiveModelingSystem)，以JAVA為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于Internet實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。此外，USGS與BOR（復(fù)墾局）合作開(kāi)展流域與河流系統(tǒng)管理計(jì)劃（WARSMP），目標(biāo)是發(fā)展操作性強(qiáng)、以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心、面向復(fù)雜的資源管理問(wèn)題的決策支持系統(tǒng)。總體上看，集成不同的水循環(huán)模型，基于模塊化結(jié)構(gòu)，構(gòu)建面向多目標(biāo)的水文模擬系統(tǒng)是現(xiàn)代水文模擬技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)重要方向。9.1.2分布式水文模型的發(fā)展目前，基于模塊的分布309.2基于DEM的流域分布式水文模型9.2.1流域水文過(guò)程及其數(shù)學(xué)模擬9.2.1.1流域水循環(huán)過(guò)程流域是陸地系統(tǒng)中最為重要的自然集水區(qū)域。流域水循環(huán)主要包括降水、冠層截留、徑流（坡面流、壤中流和地下徑流）、下滲、蒸發(fā)（包括土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)、植被蒸騰、潛水蒸發(fā)）等幾個(gè)環(huán)節(jié)。在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中，伴隨著水量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)及能量的交換，同時(shí)還受到氣候變化、大氣降水動(dòng)力學(xué)過(guò)程及流域地形、地貌、人類活動(dòng)等多種因素的影響。因此，流域水循環(huán)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。

9.2基于DEM的流域分布式水文模型9.2.1流域水文過(guò)31流域水循環(huán)過(guò)程示意圖

流域水循環(huán)過(guò)程示意圖329.2.1.2流域水循環(huán)的數(shù)學(xué)模擬由于流域水循環(huán)過(guò)程極其復(fù)雜，在建立水文模型時(shí)通常對(duì)復(fù)雜水文現(xiàn)象進(jìn)行抽象和概化。目前，水文模型的種類繁多，按模型的性質(zhì)和建模技術(shù)可分為：實(shí)體模型（如比例尺模型）、類比模型（如用電流歐姆定律類比滲流達(dá)西定律的模型）和模擬模型。其中，數(shù)學(xué)模擬模型是人們最常用的一類水文模型。9.2.1.2流域水循環(huán)的數(shù)學(xué)模擬由于流域水339.2.2基于DEM的流域分布式水文模擬9.2.2.1模型的特點(diǎn)與分類基于DEM的分布式水文模型具有以下特點(diǎn)：①具有物理基礎(chǔ)，能夠描述水循環(huán)的時(shí)空變化過(guò)程。②由于其分布式特點(diǎn)，能夠與GCM（大氣環(huán)流模式）嵌套，研究自然變化和氣候變化對(duì)水循環(huán)的影響。③同RS和GIS相結(jié)合，能夠及時(shí)地模擬出人類活動(dòng)或下墊面因素的變化對(duì)流域水循環(huán)過(guò)程的影響。9.2.2基于DEM的流域分布式水文模擬9.2.2.1模34流域分布式水文模型的一般框架

流域分布式水文模型的一般框架35目前，基于DEM的分布式水文模型主要有兩種建模方式：

①應(yīng)用數(shù)值分析來(lái)建立相鄰網(wǎng)格單元之間的時(shí)空關(guān)系，如SHE模型等。②在每一個(gè)網(wǎng)格單元（或子流域）上應(yīng)用傳統(tǒng)的概念性（或系統(tǒng)理論）模型來(lái)推求凈雨，再進(jìn)行匯流演算，最后求得出口斷面流量，如SWAT模型等。

目前，基于DEM的分布式水文模型主要有兩種建模方369.2.2.2模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)基于DEM的分布式水文模型在結(jié)構(gòu)上一般分為三部分：

①分布式輸入模塊，用于處理流域空間分布信息，為水文模塊提供空間輸入數(shù)據(jù)和確定模型參數(shù)的信息。②單元水文模型，是坡面產(chǎn)匯流計(jì)算的核心部分。③河網(wǎng)匯流模型。有些基于網(wǎng)格的分布式水文模型忽略了該部分。9.2.2.2模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)基于DEM的分布式水37①在單元上采用傳統(tǒng)的概念性模型，不改變?cè)心Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，但每一個(gè)單元上水文模型的參數(shù)值隨空間變化。參數(shù)值的大小根據(jù)空間信息圖進(jìn)行分類計(jì)算。②重新設(shè)計(jì)單元水文模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。盡量選擇或者重新構(gòu)造那些既反映空間變化，又具有物理意義，且便于計(jì)算的指標(biāo)作為模型的參數(shù)。③將原有模型的參數(shù)同易于獲取的空間指標(biāo)（主要是通過(guò)RS影像或者DEM提取的空間指標(biāo)）建立起某種對(duì)應(yīng)關(guān)系（一般是統(tǒng)計(jì)關(guān)系），從而得到分布式水文模型的參數(shù)計(jì)算方法。

分布式水文模型的參數(shù)是一個(gè)反映流域下墊面和氣象因素空間變化的數(shù)集。它的確定方法包括：

①在單元上采用傳統(tǒng)的概念性模型，不改變?cè)心Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，389.3幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.3.1MIKESHE模型MIKESHE是對(duì)SHE模型的發(fā)展和完善，它能夠模擬水循環(huán)陸面過(guò)程中主要的水文過(guò)程包括水量、水質(zhì)及沉積物輸移。它能用于解決與地表水和地下水相關(guān)的資源和環(huán)境問(wèn)題，以及地表水和地下水之間的動(dòng)態(tài)相互作用關(guān)系。典型應(yīng)用包括：流域規(guī)劃、供水、灌溉和排水、污染物堆放場(chǎng)的污染物、農(nóng)業(yè)耕作的影響（包括農(nóng)用化學(xué)品和化肥的使用）、土壤和水資源管理、土地利用變化的影響、氣候變化的影響和生態(tài)評(píng)價(jià)（包括沼澤區(qū)域）。

9.3幾個(gè)典型分布式水文模型的介紹9.3.1MIKES39MIKESHE的水循環(huán)及模擬示意圖

MIKESHE的水循環(huán)及模擬示意圖40

MIKESHE模型的核心是描述研究區(qū)域水分運(yùn)動(dòng)的MIKESHEWM模塊。MIKESHEWM模塊的主結(jié)構(gòu)包括六個(gè)部分，分別描述了六個(gè)水文物理過(guò)程：截留/植物蒸散發(fā)(ET)、坡面和河道徑流（OC）、不飽和層（UZ）、飽和層（SZ）、融雪（SM）和蓄水層與河道間的交換。MIKESHE模型的核心是描述研究區(qū)域水分運(yùn)動(dòng)的M41MIKESHEWM模塊的結(jié)構(gòu)圖

MIKESHEWM模塊的結(jié)構(gòu)圖429.3.2TOPMODELTOPMODEL（TOPgraphybasedhydrologicalMODEL）是一個(gè)以地形為基礎(chǔ)的、基于變?cè)疵娣e概念的半分布式水文模型。由Beven和Kirkby于1979年提出，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，TOPMODEL與DTM（或DEM）相結(jié)合在水文領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。TOPMODEL的顯著特點(diǎn)是利用易于獲取的地形信息（如地形指數(shù)、土壤－地形指數(shù)等）來(lái)描述流域產(chǎn)流及源面積的變化與分布，簡(jiǎn)化流域降水徑流過(guò)程的模擬。模型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、優(yōu)選參數(shù)少、物理概念明確、模擬精度高、易于與GIS相結(jié)合等特點(diǎn)，無(wú)論在徑流、泥沙、水質(zhì)的模擬研究中，還是在氣候、土地植被變化研究和水資源管理等領(lǐng)域都具有很好的應(yīng)用前景。9.3.2TOPMODELTOPMODEL（TOP43TOPMODEL通過(guò)土壤含水量（或土壤飽和缺水量）來(lái)確定流域產(chǎn)流面積的大小和位置，而土壤飽和缺水量由地形指數(shù)計(jì)算得到。對(duì)于一個(gè)單元流域TOPMODEL的計(jì)算流程為：①基于DEM計(jì)算地形指數(shù)，并求出每類地形指數(shù)的面積分布；②根據(jù)地形指數(shù)逐類進(jìn)行產(chǎn)流計(jì)算，得到單元流域的產(chǎn)流量；③進(jìn)行單元流域的匯流計(jì)算。

TOPMODEL通過(guò)土壤含水量（或土壤飽和缺水量44TOPMODEL模型具有參數(shù)較少，模擬精度高的特點(diǎn)。TOPMODEL利用地形指數(shù)計(jì)算飽和缺水量，將產(chǎn)流計(jì)算與易于獲得的地形信息建立聯(lián)系，這一點(diǎn)對(duì)于構(gòu)建基于DEM的分布式水文模型具有很好的啟迪作用。但同大多數(shù)模型類似，TOPMODEL模型并不適合所有的流域。這是因?yàn)槟Ｐ偷男顫M產(chǎn)流機(jī)制和飽和地下水穩(wěn)定流的假設(shè)在一些流域并不成立。

TOPMODEL模型具有參數(shù)較少，模擬精度高的特459.3.3SWAT模型SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）