２期贾仰文等：黄河流域分布式水文模型开发和验证

汇流过程及地下水流动过程的模拟，但研究成果对植物耗水过程与生态需水研究、对广义水资源评价具有重要参考价值。

本文综合分布式流域水文模型、陆面过程模型和传统水资源评价等研究成果，同时结合黄河流域的特点，开发了黄河流域分布式水文模型ＷＥＰ．Ｌ（ＷａｔｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎＬａｒｇｅｆｉｖｅｒｂａｓｉｎｓ）模型，即“大流域水循环与能量交换过程耦合模拟模型”，并进行了模型验证。

２模型开发

黄河流域分布式水文模型ＷＥＰ—Ｌ模型建立在ＩＷＨＲ—ＷＥＰ模型基础之上［９１（国家十五科技攻关重点项目“黑河流域水资源调配和信息管理系统”子课题报告书《黑河流域水循环系统的分布式模拟》，中国水利水电科学研究院，２００３年）。ＩＷＨＲ—ＷＥＰ模型以长方形或正方形网格为计算单元，是网格分布式流域水文模型，其原型是ＷＥＰ模型（ＷａｔｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌ）。ＷＥＰ模型【１０ｄ３１已在日本和韩国的多个流域得到验证和应用，并于２００２年１０月获日本国著作权登录，其最大特点是综合了分布式流域水文模型与ＳＶＡＴＳ模型的各自优点，即耦合模拟了水循环过程与能量循环过程，对植被和各类下垫面的蒸发蒸腾进行了详细计算。黑河“十五”攻关研究时针对我国流域的特点，对ＷＥＰ模型进行了改进，增加了积雪融雪模块和灌溉系统模拟模块。

但是，在黄河流域（面积７９．５ｘ１０４ｋｍ２）这样超大型流域直接推广应用网格分布式水文模型，将面临尺度及计算量问题。如果采用数ｋｍ以内的计算网格单元，目前的ＰＣ计算机的存储量和计算速度都难以满足要求。如果采用１０ｋｉｎ以上的计算网格单元，将使河网水系和子流域边界与实际相比严重失真，带来计算时的水均衡失真和汇流路径失真问题，并造成各类水利工程难于在计算区域内合理体现。因此，对黄河流域这样超大型流域，为克服采用小网格单元带来的计算灾难，以及采用过粗网格单元产生的计算失真问题，本研究采用了“子流域内的等高带”为基本计算单元。即根据数字高程模型（ＵＳＧＳ—ＧＴＯＰ０３０全球陆地ＤＥＭ，水平分辨率约为ｌｋｍ）和实测水系矢量图，将流域划分成具有空间拓扑关系的８４８５个子流域（相应有８４８５条河段），将各子流域划分成１－１０个等高带（图１），黄河流域共划分为３８７２０个等高带。

２尹ｋｍ

图１基本计算单元划分示例（黄河一级支流伊洛河流域）

Ｆｉｇ．１ＡｎｅｘａｍｐｌｅｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｕｎｉｔｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎｉｎｔｈｅｂａｓｉｎｏｆＹｉｌｕｏＲｉｖｅ：ｒ，ａｔｒｉｂｕｔａｒｙｏｆｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ

面对这样多的计算单元和大量的计算数据，若没有一套高效的编码系统，同样会造成数据和计算灾难。为此，研究中提出了改进型的Ｐｆａｆｓｔｅｔｔｅｒ规则，建立了“包含拓扑信息的河网生成、流域划分与编码系统”［１４】，对８４８５个子流域进行编码和计算排序，而子流域内的等高带则按照由高至低顺序进行计算。