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水文模型

指用模拟方法将复杂的水文现象和过程经概化所给出的近似的科学模型。按模拟方式分为水文物理模型(实体模型、比尺模型)和水文数学模型两种基本类型。水文物理模型是具有原型(即研究对象)主要物理性质的模型,如在实验室中将一个流域按相似原理缩小,或将原土样搬到实验室所做的实验等;水文数学模型则是遵循数学表达式相似的原理来描述水文现象物理过程的模型,却不考虑原型的物理本质,如汇流,既不把河段搬到实验室,也不仿造一个人工河段进行实验,而是用一个物理本质与其不同却具有相同数学表达式的方程式表示汇流,从而描述出实际汇流的物理过程。这两种模型之间存在着密切的联系,因为物理模型的研究是数学模型的基础,而数学模型则是物理模型的有力表达方式。水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。

水文现象是由众多因素相互作用的复杂过程,它与大气圈、地壳圈、生物圈都有着十分密切的关系,属于综合性的自然现象。迄今为止,人们还不可能对水文现象用严格的物理定律来描述。常见的研究方法是将复杂水文现象加以概化,忽略次要的与随机的因素,保留主要因素和具有基本规律的部分,建立具有一定物理意义的数学物理模型,并在计算机上实现。流域水文模型是为模拟流域水文过程所建立的数学结构,被模拟的水文现象称为原型,模型则是对原型的物理和逻辑过程的概化。

水文模型在进行水文规律研究和解决生产实际问题中起着重要的作用,随着现代科学技术的飞速发展,以计算机和通信为核心的信息技术在水文水资源及水利工程科学领域的广泛应用,使水文模型的研究得到迅速发展,并广泛应用于水文基本规律研究、水旱灾害防治、水资源评价与开发利用、水环境和生态系统保护、气候变化及人类活动对水资源和水环境影响分析等领域。因此,水文模型的开发研究具有重要的科学意义和应用价值。

自然系统(natural system),在水文学中是自然界的水文循环或我们根据需要所假设的水文循环的一部分。

模拟(simulation),是水文模型对自然系统的动态描述,也可以说是对自然系统行为的模范。

子模型(submodel)算法(routine)组件(component),是复杂水文模型的组成部分。

对象(object)是人们能够想到的物体和过程:

行为(agent)是根据对对象获取了知识,并将知识应用于其他对象的过程。

国内外开发研制的水文模型众多,结构各异,按照模型构建的基础,水文模型可分为物理模型、概念性模型和系统理论模型三类。

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