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分布式流域水文模型 | 零点研究室
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什么是分布式流域水文模型? 要回答这个问题首先要澄清以下3个概念:

一是分散性流域水文模型。考虑了流域内降雨的空间分布, 但是没有或很少考虑下垫面不均匀性的模型。这种模型只是进行了分散(分单元) 计算, 没有考虑各单元模型参数随其下垫面条件的不同而变异。如将流域分成若干单元或网格, 对每个单元输入不同的雨量, 产流和水源划分计算采用相同的参数, 采用等流时线等分散性汇流计算方法进行汇流计算。模型参数完全根据历史洪水资料率定得到。

二是半分布式流域水文模型。考虑下垫面的空间不均匀性, 但是没有考虑降雨的空间分布, 其模型输入仍为面平均雨量,或考虑降雨的空间分布, 没有全面考虑考虑下垫面的空间不均匀性的模型。如TOPMODEL模型具有地形指数分布曲线, 但无法同时考虑降雨空间分布的影响。模型参数根据地貌数据结合历史洪水资料率定得到。

三是分布式流域水文模型。全面考虑降雨和下垫面空间不均匀性的模型, 能够充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对洪水形成的影响。模型能全面地利用降雨的空间分布信息;模型参数的空间分布能够反映下垫面自然条件的空间变化;模型的输出具有空间不均匀性, 如蒸散发、土壤水分、径流深等。

分布式流域水文模型的主要思路是:将流域划分成若干网格,对每个网格分别输入不同的降雨,根据各网格内植被、土壤和高程等情势, 对每个网格采用不同的产流计算参数分别计算产流量;通过比较相邻网格的高程确定各网格的流向, 根据各网格的坡度、糙率和土壤等情况确定参数, 将其径流演算到流域出口断面得到流域出口断面的径流过程。模型的参数由地形、地貌数据结合实测历史洪水资料率定得到。

分布式流域水文模型的研究和应用,需要雷达测雨、遥感、地理信息系统、数值计算和计算机等技术的支撑: 雷达测雨技术能观测到流域内各网格的降雨量;遥感技术是获得地形、地貌等数据的有效途径之一;有效地使用和管理地形、地貌数据, 并根据空间与数据属性生成更多的有用信息离不开地理信息系统;对流域产汇流计算的偏微分方程求解需要数值计算法,同时实现这些计算离不开高性能的计算机。

目前分布式流域水文模型主要有两类: 一为紧密耦合型分布式流域水文模型, 又称分布式数学物理流域水文模型;二为松散耦合型分布式流域水文模型,又称分布式概念性流域水文模型。





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