基于非线性系统理论的分布式水文模型-水科学进展.PDFVIP

第 15 卷 第 4 期 水 科 学 进 展 Vol15 ,No4 2004 年 7 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 Jul , 2004 　 基于非线性系统理论的分布式水文模型 1 1 ,2 1 2 1 王纲胜 , 夏 　军 , 朱一中 , 牛存稳 , 谈 　戈 ( 1 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室 , 北京 　100101 ; 2 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 , 湖北 武汉 　430072) 摘要 : 提出了一种基于水文系统理论的分布式水文模拟方法 , 它将集总的水文非线性系统模型通过 GIS 平台 , 结合 单元水文模拟 , 拓展到分布式流域水文模拟 。它既具有分布式水文概念性模拟的特征 , 同时又具有水文系统分析适 应能力强的优点 。实例分析表明: 在黄河板桥流域 , 通过考虑时变增益因子 G 的空间变异性 , 该模型吸纳了局部 高强度降水信息 , 对分布式空间降水输入能够产生积极的响应 , 获得了比集总模型更好的峰值模拟效果 ; 在华北潮 白河流域 , 通过分析不同森林覆盖率下的 G 值变化曲线 , 初步揭示了潮 白河流域土地利用变化的水文响应趋势 , 即在相同的土壤湿度条件下 , 随着森林覆盖率的增加 , G 值呈减小趋势 , 地表产流能力降低 。 关 　键 　词 : 分布式水文模拟 ; 非线性系统理论 ; 降水空间变异 ; 土地利用 ( ) 中图分类号 : TV1217 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2004 水文系统是一个高度复杂的非线性系统[ 1] , 水文模型则是描述水文非线性系统的有效手段 。按照不同的研 究方法和途径 , 水文非线性模型可以划分为数学物理模型、简单的概念性水文模型、非线性系统理论模型和与 物理过程联系的分布式流域水循环模型[ 1] 。 基于非线性系统理论的分布式水文模拟方法是将集总的水文非线性系统模型通过 GIS 平台 , 结合单元水文 模拟 , 拓展到分布式流域水文模拟 。它既具有分布式水文概念性模拟的特征 , 同时又具有水文系统分析适应能 力强的优点 , 是水文非线性系统方法与分布式模拟的一种结合 。 1 　基于非线性系统理论的分布式水文模拟 11 　水文时变增益模型的概念 水文系统理论是水文学的一个分支 。在 20 世纪 70 年代末 , 爱尔兰J Dooge 教授提出了线性水文系统理论 ( ) ( ) 的方法 , J ENash 教授提出总径流线性响应模型 TRM