基于月水量平衡模型的年徑流模擬方法設(shè)計及應(yīng)用

李 帥，杜 濤

(1.中國長江三峽集團(tuán)有限公司，湖北 宜昌 443133； 2.長江水利委員會水文局，武漢 430010)

1 研究背景

河川長時段(月或年)徑流量是流域水資源中長期規(guī)劃及管理的關(guān)鍵指標(biāo)[1]。因此，長時段徑流量的準(zhǔn)確模擬對于工農(nóng)業(yè)長期規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和水資源可持續(xù)利用顯得十分重要[2]。目前，長時段徑流量主要通過確定性水文模型[3]和隨機(jī)模型[4]模擬得到。由于長時段水文過程已經(jīng)概化掉存在于較短時段(時或日)水文過程中的隨機(jī)不確定性因素，因此，長時段徑流模擬遵循的原則是，在確保模擬精度的前提下，模型應(yīng)盡可能簡單穩(wěn)健且參數(shù)較少[5- 6]。月水量平衡模型因其結(jié)構(gòu)簡單、物理意義明確、優(yōu)選參數(shù)少，被廣泛應(yīng)用于水資源動態(tài)規(guī)劃和管理[7]，它以月降水量、月潛在蒸發(fā)量作為模型輸入，結(jié)合流域中的土壤含水量，以質(zhì)量守恒原理為理論基礎(chǔ)，將各個水文過程或變量間的關(guān)系概化成經(jīng)驗(yàn)公式，并通過該經(jīng)驗(yàn)公式來模擬流域水文過程，最后以月徑流作為模型輸出[8]。

自20世紀(jì)40年代以來， 國內(nèi)外學(xué)者為滿足不同的研究需要， 相繼提出了基于不同假設(shè)的月水量平衡模型， 如：TWBM[9](Thornthwaite Water Balance Model)、abcd[10]、VWBM[11](Vandewiele Water Balance Model)、TPWB[12](Two Parameters Water Balance Model)、MTPWB[13](Modified Two Parameters Water Balance Model)、DWBM[14](Danamic Water Balance Model)、RCCC-WBM[15](Research Center for Climate Change-Water Balance Model)等。這些模型結(jié)構(gòu)簡單，物理意義明確，曾被成功地應(yīng)用于歐洲、美洲、澳洲以及亞洲的廣大流域上，獲得了滿意的效果[16-20]。

作者也曾對比分析過8個國際上較為知名的月水量平衡模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并將其應(yīng)用在中國南方50多個小流域的月徑流模擬中，同樣獲得了滿意的結(jié)果[8]。受此啟發(fā)，本文首先將其中模擬效果較好的4種月水量平衡模型(即TWBM、abcd模型、VWBM和DWBM)應(yīng)用在200個美國流域上，進(jìn)一步檢驗(yàn)其月徑流模擬效果。……