基于水熱平衡的分布式水文模型研究與應用

闞光遠，李紀人，喻海軍，丁留謙，何曉燕，梁 珂

(1.流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；2.中國水利水電科學研究院，北京 100038；3.水利部防洪抗旱減災工程技術研究中心，北京 100038；4.水利部京津冀水安全保障重點實驗室，北京 100038；5.北京中水科工程集團有限公司，北京 100048)

1 研究背景

分布式水文模型在水利部“四預”建設中發揮著至關重要的作用[1-3]，“四預”涵蓋了預報、預警、預演、預案四大任務，急需分布式水文模型這一核心技術的有力支撐。實用分布式水文模型對研究區進行概化，利用概念性元素描述產匯流過程，建立蓄滿/超滲/混合產流、分布式單位線、線性/非線性水庫等計算方法。在有資料區，這類方法具有精度高、資料種類要求低及建模簡單的優勢。但這類模型的物理基礎有待加強，預報結果的好壞很大程度上取決于參數率定過程中采用的徑流資料，在無徑流資料區(以下簡稱無資料區)[4-6]，模型參數無法通過徑流資料率定獲得[7-10]。此外，在人類活動強度較大的地區，基于歷史資料的模擬和預報無法反映人類活動的影響，形成了新的無資料區[11-16]，給模型應用帶來很大困難[17-22]。當前解決無資料區洪水預報[23-27](Predictions in Ungauged Basins，PUB)問題的主要手段是相似流域和參數移用，這類方法尚存在不足有待改進，如相似準則不客觀且復雜多樣、依賴有資料流域的觀測數據以及統計一致性問題。此外，分布式水文模型還面臨著數值求解精度和數值格式穩定性等問題。

PUB早已被國際水文科學協會確定為十年研究計劃，但由于問題的復雜性和研究方法的局限性，它的徹底解決仍然任重而道遠。……