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分布式水文模型（日志）

分布式水文模型是在分析和解决水资源多目标决策和管理中出现的问题的过程中发展起

来的，所有的分布式水文模型都有一个共同点：有利于深入探讨自然变化和人类活动影响下

的水文循环与水资源演化规律。

一、分布式水文模型■特点

与传统模型相比，基于物理过程的分布式水文模型分布式可以更加准确详细地描述流域

内的水文物理过程，获取流域的信息更贴近实际。二者具体的区别在于处理研究区域内时

间、空间异质性的方法不一样：分布式水文模型的参数具有明确的物理意义，它充分考虑了

流域内空间的异质性。采用数学物理偏微分方程较全面地描述水文过程，通过连续方程和动

力方程求解，计算得出其水量和能量流动。

二、分布式水文模型•尺度问题、时空异质性及其整合尺度问题拒在进行不同尺度之间信息传

递（尺度转换）时所遇到的问题。水文学研究的尺度包括过程尺度、水文观测尺度、水文模

拟尺度。当三种尺度一致时，水文过程在测量和模型模拟中都可以得到比较理想的反应，但

要想三种尺度一致是非常困难的。

尺度转换就是把不同的时空尺度联系起来，实现水文过程在不同尺度上的衔接与综合，

以期水文过程和水文参数的耦合。所谓转换，包括尺度的放大和尺度的缩小两个方面，尺度

放大就是在考虑水文参数异质性的前提下，把单位面积上所得的结果应用到更大的尺度范围

的模拟上，尺度缩小是把较大尺度的模型的模拟输出结果转化为较小尺度信息。尺度转换容

易导致时空数据信息的丢失，这一问题一直为科学家所重视，却一直未能得到真正解决，这

也是当今水文学界研究的热点和难点。

尺度问题源于目前缺乏对高度非线性的水文学系统准确的表达式；于是对于一个高度非

线性的、且没有表达式的系统，人们用“分布式”方法来“克服”它。然而事实上，无论是

subwatersheds”ridCells”

“是“其内部仍然是非线性的且没有表达式。但是，人们认为

他们是“均一”的，于是就产生了尺度问题。比如，自然界中水文参数存在很大的时间、空

间异质性，野外实验证明，传统上认为在“均一”单元，且属于同一土壤类型的小尺度土地

上，其水力传导度的变化范围差异可以达到好几个数量级。

在分布式水文模型MIKESH中，处理的最有代表性的尺度问题就是模拟不饱和带的垂

向水分运动，Richards方程用到的水力参数是由实验室对野外采集回来的少量未扰动的土壤

样品测量而得，然而，对分辨率低（计算网格比较大）的单元格，用一个参数值来表示起土

壤的水力参数肯定是不够的，除非该网格内土壤质地绝对均一，而这显然是不大可能的。

解决尺度转换的问题还应该在以下几方面的深入研究:研究水文过程在不同尺度间的联

系、影响与相互作用，以及不同尺度水文循环规律，用不同分辨率的空间数据表达各个尺度

水循环的物理过程。改良水文数据的获取方式、处理方法，提高数据的精度。研究水文过程

在不同尺度上的适用性及其不同的影响因素。

水文模型模拟的主要任务之一就是将小于模型计算空间尺度的水文异质性特征整合在计算

单元格之中，以达到对水文物理过程的准确模拟。传统的集总式模型都是建立在水文环境不

变这一基本假设之上，而在分布式模型中，空间异质性通过模行深入探讨，水文参数的空间

分布尺度不确定等。在当今的分布式水文模型中，各种参数由实验数据得来，每个计算单元

的水文异质性特征被不同程度地概化或单一化处理，所以其“分布性”不彻底，水文物理过

程的描述也不是百分之百的详尽，因此并未从根本上解决尺度的转换问题。

数据的地理信息系统技术的发展，为找到适合不同尺度流域的分布式水文模型的模型结构及

主要参数提供了可能，实现尺度转换也许只是时间问题。

三、分布式水文模型-一计算域的离散(计算单元的划分)

分布式水文模型计算域的离散，即对流域内空间异质性描述方法，是为了更实际地反映

影响流域整个水文循环的因素(地形、土壤类型、植被、降水、气温、辐射、人类活动气候变

化等)，方便与GIS技术集成，从而有效的利用遥感(RS)数据，分布式水文模型将研究流域

划分成若干单元(单元也可进一步细分)，极大的方便了对水文过程数值模拟和计算。王中根

等、张志强、万洪涛从不同的角度介绍了流域离散的基本原理，以及目前流行的水文模型离

散计算单元的方法。