分布式水文模型研究与应用进展

分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程和机理的有效手段,也是解决许多水文实际问题的有效工具。本文从当前水文水资源科学研究的热点问题出发,系统总结了分布式水文模型在解决水文学面临的重要问题中研究与应用的现状、进展与不足,讨论了建模中存在的难点问题和关键技术,并探讨了分布式水文模型的发展趋势。     

基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。     

DEM在分布式水文模型中的应用

分布式水文模型是当前国内外水文学研究的热门课题,由于其考虑了流域的地理时空差异对流域水文过程的影响,因此使得DEM为分布式水文模型的开发提供了技术平台,该文着重对DEM在分布式水文模型中的应用做简要介绍。     

《现代水文学》一书出版发行

一本反映水文学最新研究进展的学术专著———《现代水文学》 ,近日由黄河水利出版社正式出版发行。《现代水文学》以现代新技术新理论应用为支撑 ,系统阐述了现代水文学的理论、方法及应用 ,为水问题研究提供了水文方面的基础研究。全书系统阐述了水循环的概念、原理及研究进展 ,水文不确定性问题、非线性问题和尺度问题的研究意义与基本方法 ,水文系统识别的概念、原理和方法 ,“3Ｓ”技术及在水文学中的应用 ,水资源可再生性研究和可持续水资源管理量化研究 ,还介绍了代表水文模型发展方向的分布式水文模型、水文—生态耦合系统模型等。…     

分布式水文模型的发展、现状及前景

分布式水文模型的研究是当前水文建模领域最为活跃的研究方向之一,是解决流域水文、生态和环境问题的有效途径。文中讨论了分布式水文模型的分类、一般结构、下垫面因子、与GIS和遥感技术的关系、参数率定、应用领域等问题,指出分布式水文模型发展面临的问题并展望了未来的发展方向。     

分布式水文模型的现状与未来

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20世纪70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.     

基于分布式水文模型的尺度分析

本文介绍了尺度分析的重要性及尺度分析与分布式模型的一些基本概念、研究现状。分布式水文模型的发展为解决尺度问题提供了一个有效的途径;在现有成果的基础之上,提出了目前研究中存在的问题及其未来的发展方向。     

水文学前沿科学问题之我见

认为水文时间序列年际演变、降雨空间分布及动态变化、水文现象与下垫面的关系、优先流、坡面流、水文尺度转换、水文模型的"异参同效"、水文非线性等问题是当前面临的主要水文学前沿科学问题。论述这些问题的科学内涵、突破的可能切入点,以及对水文学进一步发展的推动作用。指出水文学的前沿科学问题应与时俱进。期待有更多的学者,尤其是青年学者来关心、发现、探讨水文学前沿科学问题。     

分布式水文模型在半干旱地区洪水预报中的应用

分布式水文模型以其考虑流域的水文过程和地理要素的时空差异对流域水文过程和水文效应的影响为优势,目前已经成为国内外水文学研究的热门课题。我国最近几年开展了大量分布式水文模型研究,但是实际应用到流域进行洪水预报的还不太多,该文对分布式水文模型应用于半干旱地区洪水预报的研究成果进行了阐述,对于半干旱地区洪水预报的研究具有一定的意义。     

应用地理信息系统建立水文模型的方法

地理信息系统（ＧＩＳ）春强大的地理数据管理和空间分析操作能力，为水文学提供了辅助建模工具，本文讨论了应用ＧＩＳ建立水文模型的些基本问题，包括水文地理数据描述和存储方式、水文遥感监测数据的应用、水文模拟机制及水文模型的系统集成方式。     

分布式水文模型中模块分解与组合的理论研究

在分布式水文模型的开发和应用过程中，如何相互借用已有模型的模块(即互操作)，组合成新的模型是其中的主要挑战之一。开发模块化水文模拟系统并实现互操作，从而灵活有效地处理复杂的环境问题，将是未来水文模型发展的一个重要方向。本文以已有的分布式水文模型为基础，利用形式概念分析(Formal Concept Analysis，FCA)方法，识别模型中描述主要水文过程的基本方程，通过组合这些方程产生新概念，并形成概念格层次结构。作者采用Hasse图直观反映了新概念的层次结构，以此来指导设计者开发具有定制功能的模块化水文模型，力图实现模块的即插即用功能。文中以分布式水文模型中的地表产流过程为案例，描述了关联规则挖掘的全过程及其优化组合，验证了该方法可行性。     

Water Resource Models in the Mekong Basin: A Review

Development of the water resources of the Mekong Basin is the subject of intense debate both within the Mekong region and internationally. Water resources modelling is playing an increasingly important role in the debate, with significant effort in building integrated modelling platforms to describe the hydrological, ecological, social and economic impacts of water resource development. In the hydrological domain, a comprehensive set of models has been effective in building understanding of the system, and in identifying and describing the issues and trade-offs involved in basin-scale water planning. In the ecological and social domains, quantitative modelling has not progressed very far; geo-spatial analysis and qualitative frameworks remain the most commonly used tools. Economic models have been used to assess the costs and benefits of water resources development and to describe the trade-offs between different sectors and users. These analyses are likely to play an important role in the policy and planning debate, but are hampered by uncertainties in valuation of ecosystem services. Future efforts should focus on optimising the use of existing model platforms for the Mekong, including structured comparison of multiple hydrological models to quantify errors and identify an optimum set of modelling tools for different applications. A comprehensive research effort is needed to incorporate groundwater into hydrological models for regional planning. Options for social impact assessment should be reassessed before major investments are made in complex modelling platforms, and participatory social survey methods evaluated as part of an integrated assessment framework.     

径流过程水分滞留时间研究进展

径流过程水分滞留时间可以揭示有关水的储存、水流路径和水分来源的信息,用于表征和比较不同的水文系统,并且广泛地用来描述流域功能。在前人对径流过程水分滞留时间研究的基础上,系统地总结了地形、土壤覆盖和气候等因素对流域水分滞留时间的影响,分析了同位素和水化学示踪剂在滞留时间评估中的应用,综述了估算水分滞留时间的集总参数模型的研究进展。水文示踪和集总参数模型是研究水分滞留时间的有效手段,强化流域水文循环全要素监测,系统研究关键带径流组分滞留时间是未来深入揭示流域水文过程响应机制的重要内容和研究方向。     

西部干旱区流域水循环关键科学问题研究框架

水问题是我国西部干旱区实施大开发战略必须首先解决的重大科技问题,流域水循环研究是解决西部干旱区水问题的科学基础和前提条件。本文在总结西部干旱区流域水循环研究进展的基础上,探讨了当前干旱区水循环研究面临的关键科学问题,核心是:变化环境下流域水循环演变规律、土壤盐渍化机理、生态需水计算以及耦合模型尺度转换等问题。结合西部实施大开发战略的水资源合理配置、水资源开发利用与生态、环境相互间协调发展等国家重大需求,初步提出干旱区流域水循环研究框架,旨在为干旱区流域水循环研究提供参考。     

分布式水文模型在短期水文预报中应用的可行性探讨

针对目前基于物理机制的分布式水文模型在短期水文预报业务中尚未推广应用的事实,论证了分布式水文模型在短期水文预报中的可行性.以第二类分布式水文模型SWAT为例,分析了水文过程的模拟原理、方法和基本步骤,提出了其在短期水文预报中应用所需的降水预报技术、降水数据的空间展布技术、“3S”技术、流域坡面离散技术、对人工侧支水循环的处理技术等关键技术,并指出了分布式水文模型应用于短期水文预报时存在输入资料不足、模型自身缺陷、计算精度和效率的权衡等局限性和不足,提出需要进一步加强水循环过程的机理研究,加强与气象模型的耦合研究及对“3S”技术的应用研究.     

基于水循环的分布式水资源调配模型开发与应用

自以水循环为基础的水资源动态配置模式提出以来,一批基于耦合分布式水文模型的水资源配置模型被先后提出,但其采用的耦合方法往往忽视了经济社会用水过程与天然水文过程之间的动态反馈作用。本文通过改进SWAT模型,并嵌合水资源配置模块,开发了基于水循环的分布式水资源调配模型（Water resources allocation and regulation model based on the SWAT,SWAT-WARM）,从模型结构、耦合方法、配置规则等方面系统描述了模型的双向耦合原理。以唐河流域为例开展模型的构建与应用研究,采用包含河道流量过程、特征频率径流总量、国民经济用水量和水资源开发利用量的多指标校验方法验证模型的性能,在此基础上,分析了不同时空尺度的水资源配置结果以及全流域年度水循环转化情况。分析结果表明,该模型通过分布式水文模拟和水资源配置模拟的动态结合,能够描述“自然-社会”水资源复杂系统的实时互馈过程,可为流域水资源精细化管理提供技术支撑。     

SWAT模型在流域LUCC水文效应研究中的应用

土地利用/覆被变化（LUCC）的水文效应是GLP研究的热点。分布式水文模型SWAT是目前被广泛应用于LUCC水文效应研究的水文模型之一。论文首先概述了SWAT模型的发展历程和最新版本SWAT 2005的功能,其次就模型在不同土地覆被条件下水文效应应用中的几个方面进行了总结和分析：流域径流模拟,区域水量平衡分析和非点源污染的模拟及其对BMP评价研究的贡献。最后,归纳探讨模型应用中存在的一些问题,通过合理的情境设计以及关键参数的实测等方法,可以实现模型在流域LUCC水文效应研究中的高效应用。     

陆地生态系统水体中硝酸盐行为过程模拟原理、进展及存在问题

该文以SWAT、AnnAGNPS、HSPF、RZWQM、BASINS和GLEAMS六种主流模型为例,系统阐述了陆地生态系统模型中硝酸盐行为过程的模拟与应用发展情况,分析了目前主流模型中硝酸盐模拟的原理,探讨了存在的问题,指出了有微生物参与的氮素转化过程的计算方法、氮素与作物耦合过程机理及定量方法方面需要深入的实验研究,以探索其机理,提高模型模拟预测性能。同时指出目前绝大多数的一维田间尺度模型应借鉴区域生物地球化学循环模拟方法或与分布式水文模型耦合进行尺度扩展;流域尺度模型,应进一步加强多个环境耦合过程的模拟研究;详细指出了SWAT、AnnAGNPS流域模型存在的问题及发展方向。