分布式流域水文模型

分布式流域水文模型第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日認識介紹前景展望2023年6月16日分布式流域水文模型第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日2023年6月16日分布式流域水文模型1.認識第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日▼定義:

其英文名HydrologicModel，是自然系統(tǒng)的抽象,真實世界的概化,是符號的綜合體,是自然系統(tǒng)或部分自然系統(tǒng)的符號化,是數(shù)學模型用數(shù)學語言將自然現(xiàn)象符號化的的水文學應用，是為了模擬水文現(xiàn)象而建立的實體結構和數(shù)學結構與邏輯結構。水文模型2023年6月16日分布式流域水文模型第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日模型分類2023年6月16日分布式流域水文模型建模手段物理模型電子模型數(shù)學模型集總式水文模型分布式水文模型建模角度第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日流域水文模型2023年6月16日分布式流域水文模型▼定義:

其英文名HydrologicModelofBasin，以流域為研究對象,對流域內(nèi)發(fā)生的降雨徑流這一特定的水文過程進行數(shù)學模擬計算所建成的數(shù)學模型。

水文模型有確定性與不確定性之分，前者的解是確定量，后者是隨機量。確定性模型中又分“黑箱子模型”與概念性模型，前者無物理概念，后者有。在不特別說明時，流域水文模型指概念性模型。第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日2.介紹2023年6月16日分布式流域水文模型第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日分布式流域

水文模型2023年6月16日分布式流域水文模型什么是分布式水文模型?要回答這個問題,首先要弄清楚下面3個概念分散性流域水文模型:考慮了流域內(nèi)降雨的空間分布,但是沒有或很少考慮下墊面不均勻性的模型。這種模型只是進行了分散(分單元)計算，沒有考慮各單元模型參數(shù)隨其下墊面條件的不同而變異。半分布式流域水文模型:考慮下墊面的空間不均勻性,但是沒有考慮降雨的空間分布,其模型輸入仍為面平均雨量;或考慮降雨的空間分布,沒有全面考慮下墊面的空間不均勻性的模型。分布式流域水文模型:全面考慮降雨和下墊面空間不均勻性的模型,能夠充分反映流域內(nèi)降雨和下墊面要素空間變化對洪水形成的影響。模型能全面地利用降雨的空間分布信息;模型參數(shù)的空間分布能夠反映下墊面自然條件的空間變化;模型的輸出具有空間不均勻性。第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日2023年6月16日分布式流域水文模型技術支撐分布式流域水文模型之所以能成為近來具有吸引力的水文學研究熱點之一，其原因有以下幾個方面：1.地理信息系統(tǒng)（GIS）技術的不斷完善，使得描述下墊面

因子復雜的空間分布有了強有力的工具;2.計算機技術和數(shù)值分析理論的進一步發(fā)展，為用數(shù)值方法

求解描述復雜的流域產(chǎn)匯流過程的偏微分方程奠定了基礎;3.雷達測雨技術和衛(wèi)星云圖技術的進步，為提供降雨量實

時空間分布創(chuàng)造了條件。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日水文模型建模思路流域劃分網(wǎng)格每個網(wǎng)格分別輸入不同的降雨對每個網(wǎng)格采用不同的產(chǎn)流計算參數(shù)分別計算產(chǎn)流量通過比較相鄰網(wǎng)格的高程確定各網(wǎng)格的流向根據(jù)各網(wǎng)格的坡度、糙率和土壤等情況確定參數(shù)將其徑流演算到流域出口斷面得到流域出口斷面的徑流2023年6月16日分布式流域水文模型第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日框架產(chǎn)匯流理論計算方案分布式流域水文模型雷達測雨地理信息統(tǒng)計計算機系統(tǒng)分布式流域水文模型的系統(tǒng)框架圖2023年6月16日分布式流域水文模型第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日分類緊密耦合型分布式流域水文模型

緊密耦合型分布式流域水文模型,又稱分布式數(shù)學物理流域水文模型.此種模型主要的水文物理過程均采用質量、能量和動量守恒的偏微分方程描述(如坡面洪水波、不飽和、飽和滲流等方程).相鄰網(wǎng)格單元之間的時、空間關系用水動力學的連續(xù)方程來建立，采用有限差分方法對方程求解；同時模型也采用了一些通過實驗得到的經(jīng)驗關系。松散耦合型分布式流域水文模型這類模型在每個單元網(wǎng)格上應用現(xiàn)有的集總式概念性流域模型推求凈雨，并進行匯流演算,推求出口斷面的流量過程。匯流演算一般采用水文學或水力學方法。模型參數(shù)主要根據(jù)歷史洪水資料分析率定,并結合地形和地貌數(shù)據(jù)量測和分析得到。2023年6月16日分布式流域水文模型第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日優(yōu)缺點緊密耦合型優(yōu)點1.能涉及水文現(xiàn)象的本質或物理機制;2.模型參數(shù)的確定對洪水歷史資料依賴不大.1.目前對下墊面水分運動的規(guī)律研究的還不夠深入;2.模型參數(shù)與地形和地貌數(shù)據(jù)的關系還需進一步研究;3.地形和地貌數(shù)據(jù)可通過遙感技術得到但對一些徑流形成至

關重要的地質數(shù)據(jù)卻難以獲得;缺點4.方程的數(shù)值求解困難.松散耦合型1.應用效果好，且對水文過程的模擬具有明確的宏觀物理概念;2.計算相對簡單。1.構成模型的概念性元素一般只能模擬宏觀的水文現(xiàn)象,

而不能涉及水文現(xiàn)象的本質或物理機制;2.模型參數(shù)的推求對歷史洪水資料依賴較多．推求

過程中完全依賴于目標函數(shù),很難保證解的唯一性

和合理性。優(yōu)點缺點2023年6月16日分布式流域水文模型第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日2023年6月16日分布式流域水文模型3.前景第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日應用前景2023年6月16日分布式流域水文模型目前,我國已在重點防汛地區(qū)布設了80多部氣象雷達,為分布式流域水文模型在實時洪水預報中的應用提供了條件。

研究分布式流域水文模型在實時洪水預報中的應用,目的是通過利用具有詳細空間分布信息的雷達測雨數(shù)據(jù),配合分布式流域水文模型,解決降雨空問分布不均對流域產(chǎn)匯流影響這一洪水預報中的老問題。如:對于流域的特大洪水,暴雨中心緊隨河流中的洪峰向下游移動,采用傳統(tǒng)的水文模型很難做到對洪水的準確預報;又如:對于流域的暴雨空間分布,雖有多套模型參數(shù)供預報人員選擇使用,但增加了預報人員準確判斷預報洪水的難度。第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日特征2023年6月16日分布式流域水文模型采用什么樣的分布式流域水文模型?我們認為目前在實時洪水預報中宜采用分布式概念性流域水文模型.1.分布式概念性流域水文模型是在集總式概念性流域水文模型的基礎

之上發(fā)展而來的，目前比較成熟，且基本達到實用的階段；2.分布式數(shù)學物理流域水文模型是水文預報技術未來的發(fā)展方向，但是目

前此類模型的理論上還不夠成熟，國內(nèi)外的生產(chǎn)單位對此研究的不太多；3.我國主要洪水預報地區(qū)已經(jīng)積累了幾十年的實測水文資料，為分布式概

念性流域水文模型的應用提供了條件；4.與分布式數(shù)學物理流域水文模型相比，分布式概念性流域水文模

型的計算相對簡單；5.我國的水文情報預報人員積累了豐富的洪水預報經(jīng)驗。概念性流域水文模型特征第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日4.展望2023年6月16日分布式流域水文模型第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日結論2023年6月16日分布式流域水文模型

分布式水文模型是水文研究的一個巨大進步，是水文水資源研究的需求和科技發(fā)展的結果。它可以反映水文要素在空間上的變化，能夠進行下墊面變化條件下的計算，便于預測未來下墊面條件下的水資源狀況。另外，它能夠耦合其它模型，可以簡單的將水文水資源模擬與水環(huán)境等生態(tài)問題相聯(lián)系，與其相比，傳統(tǒng)的集總式模型很難做到這一點。第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日前景2023年6月16日分布式流域水文模型自新中國成立以來，我國的水文工作者在多年的洪水預報理論研究和生產(chǎn)