玻分布式水文模型的现状与未来.pdf

第 24卷第 2期 水 利 水 电科 技 进 展 2004年 4月 分布式水文模型的现状与未来 芮孝芳，黄国如 (河海大学水资源环境学院，江苏 南京 210098) 摘要：分析分布式水文模型的主要特点及产生背景 ．借助于 GIS技术讨论了下垫面特征 空间变化 的 表示方法及子流域划分技术．在分析现有有代表性的分布式水文模型的基础上，提 出了分布式水文 模型的分类及各 自的优缺点、通过 归纳2O世纪7O年代 以来水文学理论的若干进展 ，探讨 了确定分 布式水文模型中汇流参数 的理论途径和方法原理．最后指 出，随着地理信息系统技术、数值方法、测 雨雷达技术和水文学理论的不断进 步，分布式水文模型必将得到越来越广泛的应用 ． 关键词 ：降雨径流模拟 ；分布式水文模型；地理信息系统；数值方法；测雨雷达 中图分类号 ：P333．1 文献标识码 ：A 文章编号：1006—7647(2004)02—0055—04 在现实世界中，影响流域降雨径流形成 的气候 1 下垫面 因子空间分布 的表示 因子 (如降雨、蒸发等)和下垫面因子 (如地形 、地貌、 地质 、水文地质、土壤 、植被 、土地利用等)均呈现空 水文学家早就认识到下垫面因子空间分布不均 间分布不均匀状态 、但 自17世纪水量平衡理论创立 匀性对流域降雨径流形成影响的重要性 ．例如 ，1960 以来的300余年中，人们基本上都是将流域作为一 年 Linsley和 Crawford_4在研制 Stanford模 型时就 曾 个整体来进行研究 的，这样势必忽略了气候因子和 使用下渗容量面积分布曲线来考虑下渗容量空间分 下垫面均呈现空间分布不均匀的事实 1 、根据这 布对降雨径流形成 的影响．2O世纪 7O年代，赵人俊 种观点建立起来的集总式水文模型显然只能用于模 等 J在研制新安江模型时提出了旨在考虑包气带持 拟气候和下垫面因子空间分布均匀 的虚拟状态 ，只 水能力的空间分布对蓄满产流影响的流域蓄水容量 能给出空间均化的模拟结果 ．这样 ，必然使得集总式 曲线 ．差不多与此同时，Beven等 J在创建 TOPMODEL 水文模型的结构和参数的物理意义模糊 ，使其在模 时建议采用地形指数的分布 曲线来考虑对径流 “有 拟现实世界的流域降雨径流形成过程时必存在较大 贡献”的面积的空间分布对流域降雨径流形成 的影 的局限性 ，精度也常常不尽如人意 ．这种局限性还可 响．但这些考虑下垫面因子空间分布不均匀 的方法 能将一些人的研究注意力引向寻找如何解算模型参 是一种统计方法 ．由于这种方法不能给出下垫面因 数的纯数学方法上，试 图用某些最优化算法来解决 子真实的空间分布 ，故不能 同时考虑气候 因子空间 其中出现的问题 ，而忽略 了对模 型结构和参数物理 分布不均对流域降雨径流形成的影响．因此 ，寻求能 意义的进一步探讨 ． 够描写下垫面因子真实空间分布 的方法 ，就成为研 只有分布式水文模型才能为真实地模拟现实世 制分布式水文模型必须解决的关键技术 ． 界的流域降雨径流形成的物理过程提供有力的工具， 从数学上说 ，下垫面因子的空 间分布可用下列 因为分布式水文模型能客观地反映气候和下垫面因 函数表达 ： 子的空间分布对流域降雨径流形成的影响．虽然分布 k=f(,17，Y) (1) 式水文模型的建模思路早在 20世纪 60年代就 已萌 式中