北运河流域分布式水文模型的研究及应用
作者 郑毅
中文题名 北运河流域分布式水文模型的研究及应用
英文题名 Study and Application of Distributed Hydrological model of Beiyunhe
中文关键词 北运河流域；洪水预报；分布式水文学模型
英文关键词 Beiyunhe River Basin;flood forecast;distributed hydrological model;DWSM
中文文摘 北运河是北京市北部区域重要的泄洪通道，其流域的洪水预报和调度系统也是北京奥运会重要的安保
措施之一，建立该区域快速和准确的预报与调度系统具有重要意义。北运河流域面积不大，约4348 k
m2，但流域下垫面条件较为复杂，主要有山区，平原和城区三部分。要对全流域洪水进行模拟预报，必
须先模拟出不同地区洪水产生的基本状况。而且洪水模拟预报要求系统采用的预报模型不仅模拟精度
高，还要运行速度快。分布式水文模型主要有基于子流域，基于栅格和基于坡面三类。基于子流域的模
型主要采用经验公式或概念性的方法来计算产流，之后采用传统方法如马斯京根法来进行汇流演算，
而且采用的时间步长较大，不适合对时间尺度和模拟结果精度要求较高的洪水预报；基于栅格的模型，
由于主要基于数值方法来模拟产汇流过程，虽然在精度上能满足要求，但耗时较长，无法实现洪水的
实时预报；而基于坡面的分布式水文模型，把坡面作为产汇流计算的基本单元，对实际流域虽做了一
定的概化，但能反映其基本特性，如单元面积，河道长度，坡面坡度，河道坡度等，在汇流部分基于一
定的物理机制，模拟速度快，计算结果精度高。因此采用基于坡面的分布式水文模型DWSM来模拟不同
降雨情况下的产汇流情况。论文以北运河流域实测降雨（1998.7.3~7.6）和该流域主要断面的调查流
量为资料来率定北运河流域洪水预报与调度系统的模型参数，以不同设计降雨（设计频率为10、20和
50年）和水库、蓄滞洪区的初始水位为输入资料，模拟了不同设计降雨和水库、蓄滞洪区调度方式下，
北运河流域的产汇流、支流汇入以及水库调控等因素对洪水演进的综合影响。模拟结果与北京水利规
划设计研究院的计算结果进行比较，得到在前期无雨情况下，采用DWSM模拟的流量峰值与设计院的计
算峰值在各断面比较接近；而在前期有雨情况下，蔺沟和小中河等区域的模拟值与设计院计算的峰值
误差较大，究其原因除了模型基于概化的坡面结构特点引起误差外，主要是雨量站的数量太少导致降
雨输入误差大，从而造成模拟的峰值误差较大。
外文文摘 Beiyunhe River is the crucial flood discharge channel for northern Beijing downtown, and
flood forecast decision support systems acted as one of the most important safety measures.
So it‘s extremely meaningful to develop the real-time and accurate flood risk forecasting
management systems for Beiyunhe River Basin. Area of Beiyunhe River Basin is about 4,348
km2, but underlying surface，composed of hill, plain and urban zone, is very complex. It
should firstly simulate flood from different sources to make flood forecast in the whole
basin. Moreover, flood simulation and forecast needs rapid speed as well as the accurate
result.Distributed hydrological model consisted of three types based on subbasin, grid
and hillslope. The first type adopted empirical and conceptual method to calculate runoff
generation, used traditional approach, such as Muskingum method to simulate runoff
concentration with daily time step in general. So it wasn’t suitable for finer time step
and higher accuracy for flood forecast. The second type simulated runoff yield and
concentration according to numerical law and have satisfying results, but it took too long
time to finish real-time forecast. The third type, based on the hillslope, treated
hillslpoe as basic unit, made certain generalization reflect basin’s characteristics. For
example, unit’s area, channel’s length, hill and channel slope. And the type had physical
law in process of runoff afflux, featured with rapid simulation rate, and high accuracy
of calculation. So DWSM based on hillslope was used to simulate runoff yield and
concentration under different rainfall conditions. Besides, the dissertation adopted
measured rainfall of Beiyunhe River Basin (July 3, 1998 to July 6, 1998) to calibrate main
parameters of DWSM, used design rainfall (frequency of 10%, 5% and 2%) and relevant initial
water levels of reservoirs and flood storage zones as input data, and simulated integrated
influence of runoff generation and concentration, tributary inlets, and reservoirs’
regulation in Beiyunhe River Basin upon flood routing. The DWSM’s results were compared with calculation results of Beijing Institute of Water (BIW). For dry condition of
antecedent soil moisture, simulation results of DWSM were close to output from BIW, for
wet condition of antecedent soil moisture; DWSM’s results had larger error with BIW
calculation. The reason may be structural character of conceptual hillslope segment of
DWSM, and also few data of rainfall gauges for model’s input. Especially second factor
should be responsible for the peak flow’s error.
答辩日期 2009.05.01
不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究
不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究
胡晓松
【摘 要】In order to compare the runoff accuracy simulated of different
distributed hydrological models in the Dayang river basin,based on
hydrological data from 20000 to 2010 of Shalizhai hydrological station of
the Dayang river,SWAT model and VIC model were applied separately to
simulate the runoff from 2000 to 2010 at the upstream of Shalizhai
hydrological station of the Dayang river.The research shows that SWAT
model is more suitable than VIC model to simulate the runoff of the
Dayang river basin,relative error simulated by SWAT model is less than
8%,the certainty factor is over 0.7, however,the relative error of runoff
depth simulated by VIC model is more than 10%,and the certainty factor is
less than 0.6.%为对比不同分布式水文模型在大洋河流域的径流模拟精度，基于大洋河沙里寨水文站2000—2010年水文数据，分别运用 SWAT 模型和 VIC 模型，模拟了大洋河沙里寨水文站以上流域2000—2010年径流。研究结果表明：SWAT 模型比 VIC 模型更适合于大洋河流域的径流模拟，SWAT 模型模拟的径流深相对误差均＜8％，确定性系数达到0.7以上，而 VIC 模型模拟径流深相对误差均＞10％，且确定性系数均＜0.6。
基于MIKE11的沈阳市南北运河水质水量调控模拟
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2020年第5期 总第289期
收稿日期：2019-11-09
作者简介：李业辉（1996-），男，在读研究生，主要从事水处理技术研究工作。建筑与预算CONSTRUCTION AND BUDGET2020年第5期DOI:10.13993/ki.jzyys.2020.05.016
基于MIKE11的沈阳市南北运河水质
水量调控模拟
李业辉1，骆志伟2
（1.沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.中国建筑第八工程局华南分公司，广东 广州 510730 ）
摘要：针对沈阳市南北运河水体富营养化严重和水体黑臭现象，采用MIKE11软件对沈阳市南北运河研究区域建立水质水量调控耦合模型，结合实测水文和水质数据进行模型的参数率定和验证。通过南北运河上游、中游、下游所设置的8个监控断面进行监测和水质分析，应用所建立的模型研究了排污口截污、支流河达标、生态补水和综合措施处理四项治理调控方案的改善效果。结果表明：通过综合措施处理可切实保证所研究区域水环境情况得到明显改善，为南北运河水污染治理工作提供借鉴。关键词：水质水量耦合模型；MIKE11；联合调控；沈阳市南北运河
中图分类号：X524 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2020）05-0062-06
MIKE11由丹麦水利研究院（DHI）开发，
所针对的河流、河口、灌渠等一维动态水质
水量模型是世界各国河流模拟的主要标准工
具[1]。平原地区的水文、水动力和水质特性复
杂，国内外大多采用数学模型方法对平原河网
水文水质进行模拟研究。如Doulgeris 等[2]应
用MIKE11对Kerkini建模并提出水资源管理
方案；马天海等[3]应用MIKE建立了水动力水
质MIKE11耦合模型，较好地模拟了阳澄湖的
河网水位水质情况；赵凯等[4]利用MIKE11建
立了复州河流域水质水量耦合模型，并提出了
综合改善方案。鉴于近年来南北运河水系的水
生态系统发生巨大转变，河流水系作为城市内
基于swat模型的北洛河典型子流域降雨径流模拟研究
基于SWAT模型的北洛河典型子流域
降雨径流模拟研究
摘 要
以黄土高原北洛河流域为研究区域，验证了PERSIANN降水产品在北洛河交口河水文站以上流域的精度，评价了SWAT模型在北洛河两个子流域的适用性，分析了不同
DEM数据源、重采样方法、参数率定方法、研究时间尺度及DEM分辨率等因素对葫芦
河子流域降雨径流模拟结果的影响。主要得到以下结论：
（1）总体上，降水产品低估了降水量的值，不能很好地估计极端降水量。对于年
平均降水量和汛期极端降水量，直接提取的方法相关系数较线性插值法的值大。降水产
品在夏秋季低估降水，在冬春季高估了降水。对于季平均降水量，夏季的精度最高，春
季次之。两种提取方法均存在误差，直接提取的方法精度较双线性插值法的精度高。对
于PERSIANN降水产品，多年平均降水量随着高程的增大而减小。
（2）SWAT模型在北洛河两个子流域的模拟结果满足精度要求。基于ASTER GDEM
30m 数据，针对葫芦河子流域和北洛河吴旗水文站以上子流域两个研究区域，分别建立
月尺度的SWAT模型进行降雨径流模拟研究，模拟结果可满足精度要求，总体满足水量
平衡。葫芦河子流域的模拟结果较吴旗水文站子流域的模拟结果精度高。
（3）SWAT模型对于降雨径流的模拟结果差异有不同来源。基于ASTER GDEM和
STRM DEM两种不同来源的DEM数据，使用最邻近插值、双线性插值、三次卷积插值
三种重采样方法，建立月和日两种不同时间尺度的SWAT模型，分别用SUFI-2和PSO
两种方法率定参数，引入多目标优选模型评价模拟结果。结果表明，30m ASTER GDEM
数据提取流域地形信息精度最高；重采样后的DEM数据，最邻近插值法得到的DEM
数据精度最高。30m ASTER GDEM 数据建立的模型，模拟结果优于90m STRM DEM
数据建立的模型；重采样的DEM数据建立的模型，最邻近插值法模型模拟的结果最优；
最邻近插值法DEM建立的模型，使用SUFI-2方法的率定结果精度最高；月尺度的模型
分布式SCS-CN_有效降雨修正模型建立及应用
第34卷第4期2023年7月 水科学进展ADVANCESINWATERSCIENCEVol.34,No.4Jul.2023
DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.04.008
分布式SCS-CN有效降雨修正模型建立及应用
申红彬1,徐宗学2,曹 兵3,王海周1
(1.华北水利水电大学河南省水圈与流域水安全重点实验室,河南郑州 450045;2.北京师范大学城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室,
北京 100875;3.东营市水务局,山东东营 257091)
摘要:为解决SCS-CN模型改进后方程结构复杂的问题,基于SCS-CN标准模型,经与SCS-CN改进模型比较,引入有效降雨修正系数建立SCS-CN有效降雨修正模型,并对城市低影响开发复杂区域综合考虑LID设施蓄存容积对降雨径流的影响,构建基于水文响应单元的分布式SCS-CN有效降雨修正模型,以北京双紫园小区为例开展降雨径流模拟与效果检验。分析SCS-CN有效降雨修正模型,当对修正系数取值等于1.0时其等同于标准模型,当对修正系数取值小于1.0时其等效于改进模型;修正系数表征了径流系数随降水量增大而变化趋向稳定的极限值。模型应用结果表明,分别对渗透地表有效降雨修正系数取值等于1.0与小于1.0,两者对不同场次降雨径流深的计算值与实测值散点均位于45°线附近、符合较好,确定性系数与Nash-Sutcliffe效率系数值分别为0.91与0.83、0.92与0.91,后者效果优于前者,说明对渗透地表有效降雨修正系数取值小于1.0能够有效提高模拟效果。
关键词:SCS-CN模型;有效降雨;修正系数;分布式;低影响开发中图分类号:TV121.1 文献标志码:A 文章编号:1001-6791(2023)04-0553-09
收稿日期:2022-12-28;网络出版日期:2023-05-24网络出版地址:https:∥/kcms2/detail/32.1309.P.20230523.1809.004.html基金项目:国家自然科学基金资助项目(52239003);城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室开放基金资助项目(HYD2019OF02)
基于物理基础的分布式水文模型应用研究
第３９卷第９期 ２０１３年９月 水力发电
基于物理基 的分布式水文
模型应用研究
晁丽君，李致家，李巧玲，沈 洁
（河海大学水文水资源学院，江苏南京２１００９８）
摘 要：为了探讨基于物理基础的分布式水文模型在国内半干旱半湿润流域的应用．研究模型径流模拟在中小尺度
流域的合理性与适用性，采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型ＣＡＳＣ２Ｄ，对县北沟流域１９８３年一２００７年８
场洪水和栾川流域１９６１年～１９９８年８场洪水进行了径流模拟。对模拟精度、特征值等方面进行的比较分析结果表
明．模型在县北沟流域和栾川流域均取得较好的模拟效果，且县北沟流域的模拟效果比栾川流域好；模型适用于中
小尺度的半干旱半湿润流域，在超渗产流与混合产流流域均能取得较高的精度。
关键词：径流模拟；分布式水文模型：ＣＡＳＣ２Ｄ：半干旱半湿润地区
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ－Ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ
ＣＨＡＯ Ｌｉｊｕｎ，ＬＩ Ｚｈｉｊｉａ，ＬＩ Ｑｉａｏｌｉｎｇ，ＳＨＥＮ Ｊｉｅ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ０ｒｄｅｒ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ－ｂａｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｓｅｍｉ－ａｒｉｄ ａｎｄ ｓｅｍｉ－ｈｕｍｉｄ
ｂａｓｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｍｅｄｉｕｍ－ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ，ａ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ
MIKE SHE模型在河道治理工程中的应用
2021
年第9
期水利技术监督信息化
DOI： 10. 3969/j. issn. 1008-1305. 2021. 09.013
MIKE SHE模型在河道治理工程中的应用
姜钧耀，饶亚兰，周冉
（山东省水利勘测设计院，山东济南250013）
摘要：科学地计算河道设计洪水是河道治理工程的关键，目前传统工程水文学方法需分控制段分单元考虑不同区
间洪水组合，计算相对复杂。文章以小清河流域为例，建立基于地形的小清河流域MIKE SHE
模型，可模拟流域
设计暴雨洪水过程，模拟结果可为设计洪水成果的采用提供参考，同时可为治理工程的实施提供决策依据。
关键词：MIKE SHE
模型；河道治理工程；设计洪水计算；流域涝情
中图分类号：TV122
文献标识码：B
文章编号：1008-1305（2021）09-0042-04
2018—2019年山东省小清河流域受台风暴雨
“温比亚”、“利奇马”影响，连续两年遭受严重洪
涝灾害，小清河防洪综合治理工程已被山东省委、
省政府确定为重点水利工程的“头号工程”，科学
地计算设计洪水是解决防洪问题的关键⑴。现阶
段，对该流域的洪水计算仍停留在传统的降雨径流
相关方法上，该方法能够较为准确地反映流域洪水
变化情况，但在很大程度上依赖人为设定参数，复
杂的下垫面条件会给设计洪水的推求带来较大的影
响。采用MIKE SHE分布式水文模型模拟流域暴雨
洪水，无需分计算单元，能够科学地体现流域内地
势低洼地带的滞水作用，充分表明河道水与坡面水
的交互作用。本文将模拟的河道洪水过程与工程水
文学成果对比，以期为河道治理工程提供更为合理
的设计洪水成果。另外，通过模型对现状及规划工
况下的流域暴雨洪水过程进行模拟，可为治理工程
实施决策提供一种新的方法和思路。
1研究区域概况
小清河流域面积10433km2,约占山东省总面
积的1/15⑵。流域地势南高北低，胶济铁路是山
丘区和平原区的分界线⑶。铁路以南多为山丘区，
参考文献分析
参考文献分析
参考文献分析 ........................................................................................................................... 1
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分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 收稿日期:2005-11-14;修订日期:2006-02-11基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G2000077900)、国家重点基础研究发展规划项目(2001CB309404)资助。作者简介:刘三超(1979-),男,湖南常德人,博士,主要从事大气和红外遥感和遥感应用研究。E2mail:snowerlsc@分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发
刘三超1,张万昌2,高懋芳2,柳钦火1
(1.中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室,北京100101;2.南京大学国际地球系统科学研究所,江苏南京210093)
摘要:地表蒸散发是研究土壤-植被-大气系统水热平衡的关键因子。用改进的DHSVM分布式水文模型对汉江上游子午河流域蒸散发进行模拟。根据流域特点,主要进行TM遥感数据的大气校正和几何校正,在此基础上得到叶面积指数和土地覆盖等地表参数;再利用GIS技术基于DEM求出坡度、坡向和地形指数等因子。分析了蒸散发时空分布特征,表明日尺度蒸散发空间分布差异较大。初步验证了结果,表明模型在中国典型湿润区小流域取得较好效果。关 键 词:蒸散发;分布式水文模型;遥感;DEM中图分类号:P426.2 文献标识码:A 文章编号:1000-0690(2007)03-0354-05
地表蒸散发是农业、气象、水文科学研究的重
要参数。遥感(RS)是获取空间分布蒸散发的方法
之一,如用气象数据和地表能量平衡方程可从遥感
图象中推导出陆表蒸散发[1,2],但遥感方法受到影
象的时间和空间分辨率影响,特别是遥感只能计算
瞬时地表蒸散发,要获取不同时间步长的蒸散发必
须依靠一定假设和其它资料进行时间积分。
水文模型也是当前研究蒸散发的重要方法,其
基于分布式预报平台的水文模型预报研究
第5卷第3期
2022年3月水利科学与寒区工程
Hydro Science and Cold Zone EngineeringVol. 5, No. 3
Mar. , 2022
廖厚初，王加虎.基于分布式预报平台的水文模型预报研究水利科学与寒区工程，(0((, 5(3)： 59-6(.
基于分布式预报平台的水文模型预报研究
廖厚初S王加虎(
(1.黑龙江省水文水资源中心，黑龙江哈尔滨150001； 2.河海大学，江苏南京(10098)
摘 要：本文在分布式水文预报的平台上，对汤旺河流域的洪水预报模型进行研究，依据土壤水的再分布，选取
蓄满两层水源模型、径流系数两水源模型、霍顿两水源模型、微调版新安江模型进行对比分析，分析参数的敏感
性，进行模型验证及精度评定，确定适合汤旺河上游五营站的洪水预报模型及参数。
关键词：分布式水文模型；微调版 模型；敏感性；模型
中图分类号：P338 文献标志码：A 文章编号：(096-5419((0(()03-0059-04
水文系统是一个高度非线性的复杂系统，而
流域水文模型则是封闭流域内的水文循环过程为
研究对象的模型⑴0 的水文模型主要有 式
模型和分布式模型 。 式模型是以整个
域为一个基本单元 水文 ,以 性模
型为主，而分布式水文模型 域 空间上的 分；分 式水文模型是 DEM 分的 域
元上建立水文模型，本文主要是基于分布
式预报平台的水文模型预报研究，考虑土壤水的
再分布对水文模型预报的 。
1
汤旺河发源于小兴安岭南坡，由北向南贯穿
小兴安岭腹地；全长约465 km,平均坡度
0. 71%°,流域面积20 557 km* 12 3*。汤旺河流域降水时
空分 不 。年内降水主要集中在6—9月，
占全年降水量的76%,其中7—8月占全年的
50%。 上游五 年径流深约在100〜图1五营站年平均流量过程
的要求，需要对资料 代表性、可靠性、
性等三个方面审查，并确定出本次研究的代
(1) 代表性。统计参 定性分析：年降水量
南水北调中线分布式水文模型构建的开题报告
南水北调中线分布式水文模型构建的开题报告
一、研究背景及意义
随着中国经济的持续快速发展，水资源的供需矛盾日益加剧。而南水北调工程作为中国政府重点推行的战略性工程之一，能够为北方缺水地区提供大量的水资源。为了科学合理地规划南水北调工程的建设和运营，需要对南水北调中线的水文过程进行深入研究。
水文模型是研究水文过程的重要工具，在水资源管理以及水文预测和防洪减灾方面都有着重要的应用。而分布式水文模型是一种较为先进的水文模拟方法，其能够对区域水文过程进行细致的刻画和分析，对于大规模管网系统的设计、运营、水资源规划等方面都具有重要的意义。因此，建立南水北调中线分布式水文模型，对于科学预测南水北调中线的水资源供需状况，有效规划南水北调中线的建设和运营，具有重要的实践意义。
二、研究内容和技术路线
（一）研究内容
1.建立南水北调中线的区域地形模型（DEM）和土地利用模型（RUSLE模型），确定水文模型的空间尺度和物理参数；
2.选择合适的分布式水文模型，如SWAT、WEP-L等，结合南水北调中线的水文特点进行参数化和改进；
3.利用遥感和气象数据对南水北调中线的气象、补水等关键参数进行获取和预测，建立南水北调中线的水量模拟模型；
4.基于模型模拟结果，对南水北调中线水文过程中的典型问题进行分析和预测，包括径流演变、洪水分析、水质分析等。
（二）技术路线 1.数据采集与处理。获取南水北调中线的GIS数据、遥感数据、气象数据等，建立DEM和RUSLE模型，获取流域物理参数和土地利用状况数据。
2.分布式水文模型选择。比较Swat、WEP-L、PIHM等分布式水文模型的特点，选择适合南水北调中线的水文特征和数据要求的模型。
3.模型参数化和改进。根据南水北调中线的水文特点和数据要求，进行模型参数化和改进工作，包括降雨、蒸散发等要素的处理，对模型的物理过程进行改进，并建立新的计算公式。
4.水资源数据获取和预测。利用遥感和气象数据，在时间和空间上对水资源进行数据获取和预测，建立南水北调中线水量模拟模型。