分布式水文模型ppt课件

第九章分布式水文模拟技术 第九章 分布式水文模拟技术 9.1 分布式水文模型的发展 9.1.1 分布式水文模型的研究进展 9.1.1.2 几点讨论 9.1.2 分布式水文模型的发展 9.2 基于DEM的流域分布式水文模型 9.2.1 流域水文过程及其数学模拟 流域水循环过程示意图 9.2.1.2 流域水循环的数学模拟 9.2.2 基于DEM的流域分布式水文模拟 流域分布式水文模型的一般框架 目前，基于DEM的分布式水文模型主要有两种建模方式： 9.2.2.2 模型的结构与参数 9.3 几个典型分布式水文模型的介绍 MIKE SHE的水循环及模拟示意图 MIKE SHE WM模块的结构图 9.3.2 TOPMODEL TOPMODEL通过土壤含水量(或土壤饱和缺水量)来确定流域产流面积的大小和位置，而土壤饱和缺水量由地形指数计算得到。对于一个单元流域TOPMODEL的计算流程为：①基于DEM计算地形指数，并求出每类地形指数的面积分布；②根据地形指数逐类进行产流计算，得到单元流域的产流量；③进行单元流域的汇流计算。 TOPMODEL模型具有参数较少，模拟精度高的特点。TOPMODEL利用地形指数计算饱和缺水量，将产流计算与易于获得的地形信息建立联系，这一点对于构建基于DEM的分布式水文模型具有很好的启迪作用。但同大多数模型类似，TOPMODEL模型并不适合所有的流域。这是因为模型的蓄满产流机制和饱和地下水稳定流的假设在一些流域并不成立。 9.3.3 SWAT模型 SWAT模型结构示意图 SWAT采用类似于HYMO(Hydrologic Modeling)模型(Williams and Hann,1973)的命令结构来控制径流和化学物质的演算。通过子流域命令，进行分布式产流计算；通过汇流演算命令，模拟河网与水库的汇流过程；通过叠加命令，把实测的数据和点源数据输入到模型中同模拟值进行比较；通过输入命令，接受其他模型的输出值；通过转移命令，把某河段(或水库)的水转移到其他的河段(或水库)中，或直接用作农业灌溉。SWAT模型的命令代码能够根据需要进行扩展。 SWAT模型在产流计算上可以采用经验方法SCS模型或者Green - Ampt下渗概念模型。流域离散可以采用多种方法，如，子流域、山坡或网格。SWAT模型的参数大多具有物理概念，但由于参数繁多，在实际应用时仍然面临很多的问题。SWAT模型作为第二类分布式水文模型的典型代表，其模型结构和运行控制方式为构造流域分布式水文模型(特别是日过程模型)提供了很好的借鉴。 ZHENGZHOU UNIVERSITY Zuo Qiting Zuo Qiting 分布式水文模型的发展 基于DEM的流域分布式水文模型 几个典型分布式水文模型的介绍 9.1 9.2 9.3 主要内容 9.1.1.1 研究进展 分布式水文模型的研究可以认为起始于1969年Freeze和Harlan发表的《一个具有物理基础数值模拟的水文响应模型的蓝图》的文章。 后期比较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。 进入20世纪90年代以后，随着计算机技术、GIS/RS技术、信息技术和通讯技术的发展与普及，分布式水文模型也因此获得了长足发展。 流域分布式水文模型还有待于进一步完善，多数还存在(或很少考虑)以下几个问题。 ①分布式水文模型的真实性问题。 ②尺度转换问题(或者模型参数的有效性问题)。 ③模型的检验问题。 ④计算时间和数据存储的问题。 目前，基于模块的分布式水文模拟系统的研制在国内还较为少见。在国外，USGS (美国地质调查局)在MMS (Modular Modeling System)的基础上已联合欧洲等国着手开发OMS (Objective Modeling System)，以JAVA为开发语言，基于Internet实现网络数据共享。此外，USGS与BOR(复垦局)合作开展流域与河流系统管理计划(WARSMP)，目标是发展操作性强、以数据库为中心、面向复杂的资源管理问题的决策支持系统。 总体上看，集成不同的水循环模型，基于模块化结构，构建面向多目标的水文模拟系统是现代水文模拟技术发展的又一个重要方向。 9.2.1.1 流域水循环过程 流域是陆地系统中最为重要的自然集水区域。流域水循环主要包括降水、冠层截留、径流(坡面流、壤中流和地下径流)、下渗、蒸发(包括土壤蒸发、水面蒸发、植被蒸腾、潜水蒸发)等几个环节。在这几个环节中，伴随着水量的转化和物质及能量的交换，同时还受到气候变化、大气降水动力学过程及流域地形、地貌、