流域水文類比

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一、概念

       流域水文類比是對流域上發生的水文過程進行類比，建成數學模型，在電腦上實現。把流域看成一個系統，已知其輸入，要求其輸出。在推算中要把系統的狀態，即流域上發生的水文過程，類比計算出來。輸入是降雨過程，不包括融雪、水質、泥沙等，因此建立的是降雨徑流流領域模型，系統的輸出是流域出口斷面的流量過程。另一個輸入是流域的蒸散發能力，其對應輸出是流域實際的蒸散發，這樣就構成了一個完整的流域水量平衡計算系統。這個系統的狀態，就是土壤濕度，河槽與地下水的蓄量，等等。

       水文模型有多種類別，有確定性模型與不確定性模型。確定性模型又分為黑箱子模型與概念性模型，我們要用的是概念性模型，也就是要對流域上發生的水文過程進行類比，是具有物理概念的模型，或可稱為白箱子模型。

二、水文方法概述概念性模型之前，在應用水文學方面，採用著幾種類型的方法：1）數學物理方法；2）單位線法；3）經驗相關；4）概化推理2）單位線法參見：單位線法推求流域出口洪水過程三、水文類比技術       水文類比的方法是對上述四種方法取長補短並結合起來而形成的。所謂類比，就是把客觀條件加以簡化，把次要的與偶發的因素去掉，保留主要的與基本的規律部分，根據這種條件建立起有物理意義的方程式或邏輯判斷式，進行計算。概念性模型必然是一個數學模型，能夠在電腦上實現，模型與電腦的思路是完全一致的。模型的計算步驟與方法，稱為結構，相當於電腦的程式，可以用框圖或流程圖表示。在模型結構中，需要有一定的參數以具體規定流域的水文特性，這也就相當於電腦程式中需要讀進的常量。有了結構域參數之後，流域的水文規律與水文特性就完整地描述出來了，只要有輸入，就可以計算出相應的輸出。至於模型的狀態，則是變數，它完全可以由模型推算出來，不是實測量。        模型就是結構加參數，水文類比的目的，就在於確定模型的結構和參數。結構是根據我們對水文規律的認識而構造出來的，參數是流域的水文特性，是一些原則上可以實測的水文資料。因此，要決定模型的結構和參數，不一定要有實測的水文資料，只要有地貌地質等方面的資料就可以了。但通常我們都利用實測水文資料來檢驗結構與參數，並常用優選方法來推求模型的參數，這是一種鑒別性質的方法，用以彌補其他資料之不足。        模型的計算方案不但完全客觀，而且完全同意，沒有內部矛盾。模型要類比過程，因此都採用時段遞推的格式，一年是各天加起來的，一次是各時段加起來的，其間不存在過程劃分上的矛盾。計算方法對任何時段都一律，不會產生推理上的矛盾，只有做到這一點，才使得模型具有普遍意義，其結構可通用於廣大地區，其參數具有地區規律性。模型不只是一種工具，而且代表了水文規律，具有科學性。        已知的只有降雨和徑流兩端，中間過程概無實測資料，因此，不論黑箱子模型也好，經驗相關也好，概念性模型也好，都是一回事，應用精度也都差不多，只有測出中間過程，進行嚴格的數學物理方法計算，才能提高水平。概念性模型中的物理概念都是虛擬，沒有經過實測證明的，因此任何方法只要精確度高就行，不必追究其客觀規律性與科學性。        

流域水文類比