河網(wǎng)地區(qū)洪水預(yù)報模型開發(fā)及在長江下游地區(qū)的應(yīng)用

陳 鋼 趙艷紅 王曉書 陳秋實 王船海

（1.河海大學水文水資源學院，南京 210098；2.沂沭泗水利管理局水文局（信息中心），常州 221018）

0 引 言

長江下游各地區(qū)人類活動頻繁，下墊面與水網(wǎng)條件復(fù)雜[1]，防洪除澇工程面廣、量大，蓄滯洪區(qū)、圩區(qū)、泵站、調(diào)水等工程措施和防洪非工程措施相結(jié)合，運行狀態(tài)多變[2]。此外，洪澇過程還受本地暴雨、長江過境洪水與沿海風暴潮影響[3]，諸多因素導(dǎo)致產(chǎn)匯流過程和洪澇災(zāi)情復(fù)雜，工程群與地區(qū)間防洪除澇聯(lián)合調(diào)度難度大。以往研究中，該區(qū)域模擬主要采用水動力模型，涉及控制方程組簡化、方程組離散和求解、初邊條件確定等一系列問題[4-5]。此類方法需要詳細的河道地形資料及特征參數(shù)，且計算收斂穩(wěn)定性受輸入邊界影響較大，規(guī)模龐大、時間長。傳統(tǒng)建模及求解方式難以同時滿足精準度與時效性的要求，實時預(yù)報調(diào)度難度極大[6-7]。

全球各地的水文學家開發(fā)了許多分布式或半分布式流域水文模型，F(xiàn)reeze和Harlan[8]首先提出了分布式水文模型設(shè)想，最具有代表性的是SHE（Système Hydrologique Européen）模型[9]。這類模型從水文循環(huán)過程的物理機制入手，將蒸發(fā)、下滲、地表水運動、土壤水運動、地下水運動、產(chǎn)匯流等過程聯(lián)系在一起研究考慮水文變量的空間變異性，通常也稱為“白箱”模型。英國Wallingford 水力研究所研發(fā)的InfoWorks[10]和丹麥水力學研究所（DHI）研發(fā)的MIKE 系列軟件[11]可以模擬流域產(chǎn)流、河流水力過程。中國水利水電科學研究院自主研發(fā)的城市洪水分析系統(tǒng)IFMS URBAN 耦合集成了一維河網(wǎng)、管網(wǎng)模型和二維水動力學模型[12]，具備模擬城市排水和地表洪水演進的能力。但以上模型缺少耦合流域水文、水動力、工程調(diào)度的一體化模型，無法實現(xiàn)人類活動影響下的全流域水循環(huán)實時預(yù)報調(diào)度。

基于河海大學太湖流域模型理論及應(yīng)用實踐[13]，本文提出了一個通用的河網(wǎng)地區(qū)洪水預(yù)報模型框架，并進行了實例應(yīng)用。該模型能夠根據(jù)需要反映平原水網(wǎng)地區(qū)復(fù)雜的機理變化，對分布式水文模型與實時預(yù)報的發(fā)展提供了有價值的探索。

1 模型架構(gòu)設(shè)計

1.1 分布式架構(gòu)

水循環(huán)在不同的階段和時間表現(xiàn)出不同的形式，其遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律不同。即使在同一地區(qū)，不同階段的水循環(huán)規(guī)律也不同。水循環(huán)可以分為垂直與水平循環(huán)2個過程。在垂直水循環(huán)中，水在不同介質(zhì)中以不同狀態(tài)進行循環(huán)遷移，主要包括2 個階段（圖1）：①水在空氣中遷移和轉(zhuǎn)化的階段，主要由氣象學家研究；②陸地水循環(huán)，已得到水文學家的深入研究。

圖1 垂直水循環(huán)示意圖

在空中，水分的遷移規(guī)律相對簡單，介質(zhì)一致；而在陸地上，受地形、地貌和下墊面等影響，水循環(huán)可分為產(chǎn)流和匯流2個階段。水汽從海洋和陸地蒸發(fā)升至天空，經(jīng)大氣層遷移后以降水形式分布在不同地區(qū)。在陸地上，水流遵循由高到低的原則，從山區(qū)到平原，最終流入海洋。不同地形地貌影響水流規(guī)律：山區(qū)流速快，河系單一；平原地區(qū)河道縱橫交錯，流向不定，湖泊和人工建筑物多，洪水運動復(fù)雜[14]；河口感潮區(qū)受潮汐和海水影響，水流更為復(fù)雜。

這種區(qū)域性差異導(dǎo)致了陸地水分遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的多樣性，無法用統(tǒng)一理論描述。因此本文設(shè)計了分布式架構(gòu)模型來解決復(fù)雜下墊面的水循環(huán)精細模擬，其具備以下特點：①模型中具有吸收多種結(jié)構(gòu)（集總式、分布式）、多種類型（黑箱、概念、物理基礎(chǔ)、地形因素）已有模型的能力；②模型可以根據(jù)需要采用多種類型求解方法；③模型具有可以采用多種離散尺度的能力；④模型參數(shù)要求能夠盡量系數(shù)化，能夠直接從下墊面信息提??；⑤具有能夠充分模擬全球水循環(huán)過程中垂向與橫向循環(huán)的能力；⑥模型還具有強大的可擴展能力，能夠吸收其他優(yōu)秀模型的能力，以及能夠擴展研究區(qū)域的能力，如擴展到大氣遷移轉(zhuǎn)化與陸氣耦合模型等。

1.2 水文特征單元

由于流域下墊面的復(fù)雜性，不同地形、地貌、植被等會影響產(chǎn)匯流規(guī)律，因此在分布式架構(gòu)模型中引入水文特征單元的概念，即具有相同產(chǎn)匯流機理的水文地理區(qū)域。水文特征單元可分為產(chǎn)流型、匯流型和混合型，與傳統(tǒng)水文單元不同，水文特征單元用于反映產(chǎn)匯流機制的不同。在進行水文單元劃分時，需考慮最佳模型離散尺度的影響。

根據(jù)水文特征單元的概念，結(jié)合分布式架構(gòu)，可以構(gòu)建描述流域水循環(huán)模擬的分布式架構(gòu)水文模型（圖2）。流域被分解為不同類型的水文特征單元，圖3 展示了流域主要水文特征單元組成。

圖2 分布式架構(gòu)水文模型結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 水文特征單元邏輯結(jié)構(gòu)

通過引入水文特征單元，將流域水循環(huán)分解為不同階段、不同區(qū)域的耦合體，并針對每種水文特征單元采用最適合的模擬模型算法進行求解。在求解每個水文特征單元時，可選擇最適合的模型離散時空尺度，進一步將水文特征單元劃分為水文計算單元進行模型計算。

這種分布式架構(gòu)模型解決了由水文特征單元組成的流域水循環(huán)模型的問題。例如，在山丘區(qū)可以采用新安江模型，將整個山丘區(qū)作為一個水文特征單元，對其進行子流域劃分，各子流域即為水文計算單元；在平原區(qū)，可有河道一維特征單元、河道二維特征單元、湖泊零維特征單元、湖泊二維特征單元、堰閘特征單元和坡面特征單元等。在水文特征單元內(nèi)部可進一步細分區(qū)域，這些區(qū)域即為水文計算單元，如河道一維特征單元中的斷面、河道二維特征單元中的網(wǎng)格等。水文特征單元的分類不是唯一的，隨著研究的深入和對流域水循環(huán)機理的認識不斷深化，可進一步細分。各種水文特征單元的詳細模擬原理詳見參考文獻[15]至[18]。

1.3 水網(wǎng)地區(qū)多要素多過程耦合

1.3.1 產(chǎn)流與匯流特征單元的耦合

長江下游地區(qū)地勢平坦，水系發(fā)達，河流縱橫交錯，多呈網(wǎng)狀分布。其匯流過程不同于山丘區(qū)，沒有統(tǒng)一的匯流出口。為了研究平原區(qū)產(chǎn)水量的分配過程，將產(chǎn)水匯流到周邊河道里，本文提出河網(wǎng)多邊形的概念，實現(xiàn)了產(chǎn)流過程與匯流過程的耦合。

河網(wǎng)多邊形是指由概化河網(wǎng)、各類分界線所圍成的封閉區(qū)域（圖4）。圖4（a）為概化河道圍成的多邊形，圖4（b）為概化河道與分界線圍成的多邊形，圖4（c）為山丘區(qū)分水線與概化湖泊邊界線圍成的多邊形。圖4（a）多邊形面積上的產(chǎn)水量或需水量必須經(jīng)周邊的概化河道排泄或補給；圖4（b）多邊形產(chǎn)水量或需水量只可能通過概化河道周邊排出或補給，其他性質(zhì)的邊，如沿江、沿海、湖泊岸邊、山丘分水線或平原區(qū)的分界線等，是不能排泄多邊形水量的；圖4（c）是一些特殊的多邊形，其周邊無概化河道，如濱湖的山丘、濱湖一側(cè)的山丘區(qū)降雨產(chǎn)流只可能匯入湖泊。

圖4 河網(wǎng)多邊形

為滿足數(shù)值模擬的需要，將計算區(qū)域劃分為網(wǎng)格（如1 km×1 km）。圖5 是由概化河道構(gòu)成的多邊形，包括概化河道1、2、3、4、5，多邊形面積為A，多邊形的面積及各類下墊面面積，可以用其覆蓋的網(wǎng)格計算得到。多邊形所包含面積上的數(shù)值只能分配到多邊形周圍概化河道1、2、3、4、5。多邊形中任一網(wǎng)格，需要明確它的產(chǎn)流流向哪一條河道，其灌溉需水量又是取自于哪一條河道。在沒有詳細地形的情況下，假定該網(wǎng)格與其距離最近的河道相聯(lián)系，即取圖中距離s最小的概化河道作為與該網(wǎng)格相聯(lián)系的概化河道，如圖5 中黑色網(wǎng)格的產(chǎn)水量流入與其相聯(lián)系的概化河道5，該網(wǎng)格的灌溉需水量亦只能從概化河道5 引取，該網(wǎng)格與概化河道1、2、3、4無關(guān)。

圖5 河網(wǎng)多邊形柵格化處理

僅把距離遠近作為網(wǎng)格與周圍概化河道相聯(lián)系的唯一依據(jù)，有時會產(chǎn)生不合理的結(jié)果，往往會出現(xiàn)一條小河與很多網(wǎng)格相聯(lián)系的情況。如在洪水時，有太多的雨洪匯集到該條小河，來不及排泄而形成高水位，或需要太多的灌溉水量導(dǎo)致河道干涸。從模型計算的穩(wěn)定性方面考慮，在分配中考慮河道過水能力，取綜合系數(shù)：

式中：θ為綜合系數(shù)；A為過水面積，m2；R為水力半徑，m；s為計算網(wǎng)格到概化河道的最小距離，m。

將網(wǎng)格分配到多邊形周邊綜合系數(shù)最小的概化河道，網(wǎng)格所屬的下墊面亦隨著網(wǎng)格的分配而歸屬于相應(yīng)的概化河道。

1.3.2 匯流特征單元間耦合

水流運動模擬可由零維、一維或二維（準三維）模擬所組成，各部分模擬必須耦合聯(lián)立才能求解。對模擬區(qū)域中控制水流運動的堰、閘、泵等進行耦合，控制建筑物的過流產(chǎn)流量可以用水力學方法來模擬，對于不同的控制建筑物采用相應(yīng)的水力學公式，采用局部線性化離散出產(chǎn)流量與上下游水位的線性關(guān)系。

在河網(wǎng)水流模擬計算中河道的交匯點稱為節(jié)點，對于河網(wǎng)節(jié)點，按節(jié)點處的蓄水面積可分為2類：①節(jié)點處有較大的蓄水面積，節(jié)點水位變化導(dǎo)致的蓄水量變化不可忽略，這類節(jié)點稱之為有調(diào)蓄節(jié)點；②節(jié)點處的水量調(diào)蓄面積較小，水位變化導(dǎo)致的節(jié)點蓄水量變化可以忽略不計，這類節(jié)點稱之為無調(diào)蓄節(jié)點。在河網(wǎng)一維水流計算中，節(jié)點實際上有1 個基本假定：與河節(jié)點相通的河道斷面水位相等，即節(jié)點水面是平的，不考慮其中的水頭差。河網(wǎng)節(jié)點水量平衡式為：

式中：A(z)為節(jié)點調(diào)蓄面積，m2；∑Q為包括降雨產(chǎn)匯流、河道出入流在內(nèi)的所有出入節(jié)點的產(chǎn)流量，m3/s。

在河網(wǎng)模擬計算中，節(jié)點水位的求解是整個河網(wǎng)水流模型計算的關(guān)鍵，節(jié)點水位獲得后可以計算得到河道任一斷面的水位產(chǎn)流量。節(jié)點水位也是全流域耦合的關(guān)鍵。對于每一個節(jié)點，根據(jù)節(jié)點類型分別建立相應(yīng)的水量平衡方程，結(jié)合邊界節(jié)點的邊界條件，可構(gòu)建關(guān)于節(jié)點水位的完備線性方程組，從而實現(xiàn)水動力過程之間的耦合求解。

2 預(yù)報調(diào)度功能

模型的規(guī)劃模擬功能不同于實時決策功能，不是簡單地改變邊界，需要融合多源數(shù)據(jù)，如風暴潮、臺風、數(shù)值天氣預(yù)報、下墊面信息等數(shù)據(jù)，并通過技術(shù)手段進行實時水雨情、工情校正。

2.1 數(shù)據(jù)庫耦合技術(shù)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要解決模型與外部數(shù)據(jù)庫的接口問題，包括數(shù)值天氣預(yù)報、風暴潮、水文測站站網(wǎng)、水利工程工情信息的實時引入，同時負責處理模型計算成果的入庫。通過設(shè)計通用數(shù)據(jù)庫接口，可解決系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的接口問題，系統(tǒng)所有與數(shù)據(jù)相關(guān)的操作（讀、寫數(shù)據(jù)庫）均由此接口負責完成。同時該接口在設(shè)計時考慮到數(shù)據(jù)庫的開放性、數(shù)據(jù)庫庫表結(jié)構(gòu)的可擴充性要求，即當數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，系統(tǒng)只需對數(shù)據(jù)接口部分做相應(yīng)調(diào)整，系統(tǒng)就能正常運行，而無需修改系統(tǒng)源代碼。

模型中采用ODBC 標準接口與數(shù)據(jù)庫相連接，可以連接任意網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，如Ms SQL Server 2000、Oracle 8 等。ODBC 定義了系統(tǒng)與SQL 數(shù)據(jù)庫之間的程序設(shè)計接口，通過設(shè)置ODBC 數(shù)據(jù)源，即可實現(xiàn)系統(tǒng)用戶對外部數(shù)據(jù)庫的讀寫。

2.2 實時校正技術(shù)

對預(yù)報模型進行實時校正，是提高復(fù)雜水網(wǎng)地區(qū)預(yù)報精度的有效途徑之一?？柭鼮V波理論能夠同時對多維的時變狀態(tài)量進行校正，因此比較適合應(yīng)用到河道洪水預(yù)報實時校正中，并且卡爾曼濾波的計算特點（如在線估計時間短、存儲量小等）適合實時處理和計算機運算。本研究采用卡爾曼濾波方法作為河網(wǎng)地區(qū)預(yù)報模型實時校正功能開發(fā)的核心算法，實現(xiàn)步驟為：①根據(jù)河網(wǎng)模型各河段有無實測站點及與實測站點所在河段間的拓撲關(guān)系，將所有河段自動分級；②依據(jù)基于單一河道的濾波方程求解結(jié)果，將單一河道各斷面實時校正結(jié)果簡化為校正單位線，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建河道多模式單位線生成及管理模塊；③通過有實測站點的水位預(yù)報誤差（又稱為新息），對實測站點所在河道進行校正，并根據(jù)河段分級逐級傳播至整個河網(wǎng)。實時校正流程見圖6。

圖6 實時校正流程圖

水量預(yù)報模型根據(jù)潮位預(yù)報模型的預(yù)報潮位結(jié)果及氣象部門的預(yù)報降雨資料進行預(yù)報模擬后，從實時數(shù)據(jù)庫自動讀取實測站點水位、報汛水位等資料，與模型相應(yīng)位置計算值對比獲得新息源，按照河段分級順序，根據(jù)各河段校正單位線，從各實測站點逐級沿河段將新息傳播到全河網(wǎng)，對所有節(jié)點、斷面水位預(yù)報水位進行校正。

2.3 水利工程調(diào)度技術(shù)

調(diào)度模型設(shè)計了不同觸發(fā)規(guī)則，支持水量條件、水質(zhì)條件、時間條件等，運行情況模擬支撐閘泵工程的分孔控制、逐步啟閉、不同開啟高度等。水利工程的具體控制調(diào)度方法在模型中是以控制條件的形式實現(xiàn)，創(chuàng)建聯(lián)系控制條件即實現(xiàn)聯(lián)系的具體控制調(diào)度，相同調(diào)度規(guī)則的閘泵工程可設(shè)置在同一個控制條件中。聯(lián)系控制有2 種方法，GATE格式控制和具體控制。以GATE格式控制為例，控制條件設(shè)置步驟如下。

（1）設(shè)置水位產(chǎn)流量統(tǒng)計。設(shè)置統(tǒng)計河道或湖泊的水位產(chǎn)流量狀態(tài)量，明確控制代表站的斷面或節(jié)點位置、間隔時段等，設(shè)定狀態(tài)量名稱，作為控制條件的判別依據(jù)。若判別條件不涉及水位產(chǎn)流量，可不建立水位產(chǎn)流量統(tǒng)計。

（2）設(shè)定水位相關(guān)線和調(diào)度線。通常與代表站點調(diào)度線有關(guān)的閘泵調(diào)度需設(shè)置此項，若其他閘泵涉及代表站以外的水位相關(guān)線，也可再進行分級設(shè)置。

（3）編寫控制條件。閘門運行的規(guī)則調(diào)度標準，閘門依據(jù)控制條件列表中的1 條或多條的任意組合調(diào)度，返回值為閘門的啟閉。

（4）確定控制步長。閘門開啟后，對開啟的方式進行具體控制，以滿足實際運行中的特殊要求。

（5）在GATE格式控制步長標簽下，按照調(diào)度規(guī)則編寫工程具體控制邏輯，并在聯(lián)系要素列表中選定按此調(diào)度規(guī)則進行調(diào)度的閘泵工程，增加到具體控制信息中。

3 太湖流域應(yīng)用

3.1 研究區(qū)域

太湖流域地處我國東部長江河口段南側(cè)及錢塘江與杭州灣之間，三面濱江臨海，一面環(huán)山，其北濱長江，南瀕錢塘江，東臨東海，西以天目山、茅山等山區(qū)為界。太湖流域行政區(qū)劃分屬江蘇省、浙江省、上海市和安徽省[19]。流域總面積36 895 km2，其中江蘇省19 399 km2，占比為52.6%；浙江省12 095 km2，占比為32.8%；上海市5 176 km2，占比為14.0%；安徽省225 km2，占比為0.6%。

3.2 模型概化

根據(jù)上述分布式架構(gòu)水文模型提出的水文特征單元概念，結(jié)合太湖流域的具體情況，太湖流域可以概化為由下面幾類特征單元組合構(gòu)成（表1）。

表1 太湖流域主要概化基本信息

根據(jù)太湖流域平原水網(wǎng)的特點，將流域內(nèi)影響水流運動的因素分別概化為零維模型（湖、蕩、圩等零維調(diào)蓄節(jié)點）、一維模型（一維河道）和聯(lián)系要素3 類。聯(lián)系要素包括水閘、船閘、涵洞（立交）及泵站等工程，聯(lián)系要素的上下游都設(shè)有節(jié)點，節(jié)點之間的水位差與產(chǎn)流量之間的關(guān)系取決于堰流公式選取及運行方式。太湖流域河網(wǎng)、湖泊概化情況見圖7。共包括概化河道（段）1 483條；計算斷面4 274個；節(jié)點116個，其中邊界節(jié)點105個，調(diào)蓄節(jié)點76個；控制建筑物（閘、泵等）168個。

圖7 太湖流域概化

3.3 模型率定

選取2016年實況數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行率定，率定水位站選取太湖和均勻分布于湖西區(qū)、武澄錫虞區(qū)、陽澄淀泖區(qū)域內(nèi)的代表站點，率定結(jié)果見圖8 和表2。率定結(jié)果顯示，計算與實測水位過程擬合程度非常高，太湖計算日均最高水位與實測水位基本一致。地區(qū)代表站日均最高水位誤差基本在0.1 m以內(nèi)。研究范圍內(nèi)所有站點Nash系數(shù)fNSE均值為0.97，確定性系數(shù)R2均值為0.96，其中太湖fNSE均值為0.97，R2均值為0.99，湖西區(qū)fNSE均值為0.99，R2均值為0.99，武澄錫虞區(qū)fNSE均值為0.95，R2均值為0.98，陽澄淀泖區(qū)fNSE均值為0.97，R2均值為0.91。各站水位預(yù)報合格率均高于85%，預(yù)報項目精度達到甲級等級。其中6個代表站的預(yù)報精度在90%以上，太湖水位預(yù)報精度最高，達98.9%。

表2 2016年水位率定成果表

圖8 2016年太湖水位及部分代表站率定成果表

3.4 實時預(yù)報

為評估實時校正在實時預(yù)報中的效果，同步對比設(shè)置校正點和不設(shè)置校正點的預(yù)報成果，在太湖流域模型中對太湖代表站水位設(shè)置實時校正點、計算時段選取2016 年5—8月，預(yù)報期降雨、邊界條件選用實測資料，降低外部輸入誤差，預(yù)報期工程調(diào)度選用規(guī)則調(diào)度，以計算時段內(nèi)每日8：00 作為預(yù)報依據(jù)時間，預(yù)報未來3 d 太湖及各區(qū)域代表站水位，分別選取1 d、2 d、3 d 預(yù)報成果與實測水位對比，計算確定性系數(shù)、最大誤差、洪峰峰值誤差等。如2016年5 月1 日8:00 作為預(yù)報依據(jù)時間，預(yù)報2016 年5 月2 日8:00、2016年5月3日8:00、2016年5月4日8:00這3個時刻的水位成果，分別作為1 d、2 d、3 d 預(yù)見期成果，與對應(yīng)時刻實測水位做對比。

對不同預(yù)報期的預(yù)報成果使用確定性系數(shù)R2和合格率QR來進行評估，其中合格率QR的計算公式為：

式中：m為預(yù)報總次數(shù)；n為合格預(yù)報次數(shù)。對合格預(yù)報次數(shù)的判定標準為：實測值減去計算值的絕對值小于0.1。

太湖作為太湖流域主要調(diào)蓄水體，其水位預(yù)報精度對太湖流域防洪等至關(guān)重要，太湖水位不同預(yù)見期成果誤差分析如表3 所示。當不設(shè)置實時校正點時，太湖水位1 d、2 d、3 d預(yù)見期預(yù)報成果與對應(yīng)時刻太湖實測水位相比，確定性系數(shù)只能達到0.607、0.570、0.524，當設(shè)置校正點之后，確定性系數(shù)提高到0.996、0.988、0.974；最大誤差由0.52 m、0.56 m、0.59 m 降低到0.08 m、0.12 m、0.17 m；峰值誤差由0.08 m、0.09 m、0.10 m降低到0.03 m、0.06 m、0.04 m，預(yù)報合格率由35.5%、35.5%、35.5%升至99.2%、95.2%、80.6%。

表3 太湖水位不同預(yù)見期預(yù)報成果誤差分析表

從太湖水位1 d、2 d、3 d 預(yù)見期預(yù)報成果與實測數(shù)據(jù)對比圖（圖9）可以看出，不管是水位變化趨勢和峰值水位，在設(shè)置校正點之后，預(yù)報精度都有明顯改善。在沒有設(shè)置實時校正點的情況下，太湖水位隨著預(yù)報時間的推進，預(yù)報誤差逐步增大，而從設(shè)置了實時校正點的預(yù)報成果來看，預(yù)報誤差得到了有效控制。同時在設(shè)置校正點和不設(shè)置校正點2種計算工況下，預(yù)報期條件一致，因此誤差來源主要是預(yù)報依據(jù)時間所在時刻模型狀態(tài)和流域?qū)嶋H狀態(tài)的不同，由此可見，該實時校正方法可以大幅提升太湖水位預(yù)報精度。

圖9 太湖水位1 d、2 d、3 d預(yù)見期預(yù)報成果與實測數(shù)據(jù)對比

4 結(jié) 論

綜合考慮平原河網(wǎng)區(qū)的匯流特征和匯流影響因素，本文提出了基于水文特征單元的分布式架構(gòu)模型。以太湖流域為原型，構(gòu)建了一個完整的多要素、多尺度、多過程的水循環(huán)精細模擬模型。

（1）提出了分布式架構(gòu)水文模型，能夠反映某一區(qū)域機理變化的耦合模型。該模型模擬的對象是考慮人類活動影響的流域水循環(huán)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)具有分布式特點，考慮了降雨和下墊面條件空間分布不均勻?qū)α饔蚪涤陱搅鞯挠绊憽?/p>

（2）引入水文特征單元，使得模型在計算時可以根據(jù)流域特征和實際需要采用最合適的模塊組合，如集總式、概念性或分布式模型。

（3）實時預(yù)報調(diào)度功能，可耦合數(shù)值天氣預(yù)報、風暴潮、水文測站站網(wǎng)、水利工程工情信息，并進行數(shù)據(jù)同化。

這些改進提高了模型的精度和適用性，為平原水網(wǎng)地區(qū)流域水資源管理和防洪減災(zāi)提供了有力支撐。