第２０卷第２期自然资源学报Ｖ０１．２０Ｎｏ．２２００５年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＵＲＡＬＲＥＳＯＵＲＣＥＳＭａｌ－．，２００５

黄河流域分布式水文模型开发和验证

贾仰文，王浩，王建华，罗翔宇，周祖昊，严登华，秦大庸

（中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京１０００４４）

摘要：研究目的是开发和验证大流域分布式水文模型，为黄河流域水资源评价和演化规律分析服务。在综合了分布式水文模型和陆面过程模型各自优点的基础上，开发出模拟对象为“天然一人工”二元水循环系统的ＷＥＰ—Ｌ模型。该模型以“子流域内等高带”为计算单元，并用“马赛克”法考虑计算单元内土地覆被的多样性，避免了采用过粗网格单元产生的模拟失真问题。针对各水循环要素过程时间尺度不同的特点，计算时采用了１ｈ至ｌｄ的“变时间步长”，既合理表述了水循环动力学机制又提高了计算效率。将全黄河流域划分为具有空间拓扑关系的８４８５个子流域和３８７２０个等高带，采用４５年（１９５６．２０００年）水文气象系列数据及相应下垫面条件进行了模拟计算，并根据黄河流域主要水文站逐月和逐日径流系列进行了模型校验。验证结果表明，所构建的模型具有较高模拟精度，可应用于黄河流域二元水循环过程模拟和水资源演变规律分析。

关键词：水文水资源；流域水循环；分布式水文模型；ＷＥＰ—Ｌ模型；大流域

中图分类号：Ｐ３３９；Ｐ３３４．＊９２文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３０３７（２００５）０２－０３００－０９

１前言

日益加剧的人类活动对流域水循环的影响程度和影响范围越来越大，天然主循环系统与人工侧支循环系统之间的交换越来越频繁，基于“实测一还原”的传统水资源评价方法在实践中所暴露出的问题愈加突出，亟待完善和改进。

２０世纪８０年代中期以来，随着计算机技术、地理信息系统和遥感技术的发展，考虑水文变量空间变异性的分布式流域水文模型的研究和开发受到广泛重视。世界各地的水文学者已开发出了许多分布式或半分布式流域水文模型，如ｓｉ．ｇｈｍ曾列举出８８个模型，Ｔａｃｈｉｋａｗａ【２】曾列举出在Ｅｌ本有广泛影响的许多模型。水文模拟技术可望在水资源评价方法创新中发挥作用。但分布式流域水文模型发展到今天，如何应用到大流域水资源评价和水资源演化规律分析中去，仍面临着空间尺度与水文变量的空间变异性、时间尺度与水动力学机制、数据源与计算量以及人工侧支水循环过程与天然水循环过程的耦合等关键问题［３１。

另一方面，全球环流模型（ＧＣＭ）和区域环流模型（ＲＣＭ）等气象模拟预测研究需求带动了陆面过程模型（ＬａｎｄＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌｓ）的发展，陆面过程模型已由最初简单的“水桶”模型［４】发展到ＳＶＡＴＳ（土壤一植物一大气通量交换方案）模型，如ＳｉＢ模型［５１及Ｎｏｉｌｈａｎ—Ｐｌａｎｔｏｎ模型［６１等。国际上，陆面过程研究开展了大量的区域尺度乃至全球尺度的地面与遥感联合观测及模拟分析工作，如ＧＥＷＥＸｒｌ和ＧＡＭＥｔ８１等项目，提高了人们对陆面水循环与能量循环规律的认识。虽然陆面过程研究将重点放在土壤一植物一大气间的水热通量交换上而忽略了流域产

收稿日期：２００４－１１－０２；修订日期：２００４—１２一０７。，

基金项目：国家重点基础研究发展规划（９７３）项目（Ｇ１９９９０４３６）课题２。

第一作者简介：贾仰文（１９６５～），男，山东成武人，工学博士，教授级高工，主要从事水文水资源学研究。

致谢：黄委会水文局王玲教授级高工、张学成教授级高工和黄委会设计院张新海教授级高工等，在本研究中曾给予大力协作，在此致以诚挚的谢意。