2.1　概述

2.1.1　分布式水文模型的分类

20世纪70年代以来，水文学家已经提出了众多的分布式水文模型[181]。根据子流域或子区域所采用的分析降雨径流形成的理论和方法，分布式水文模型可分为概念性和具有物理基础两类。常见的可用于构建概念性分布式水文模型的有[182]:美国的SAC模型、日本的TANK模型以及中国的新安江模型等。具有物理基础的分布式水文模型又可以分为以水动力学原理为主要基础和以水文学原理为主要基础两种情形。前者如SHE模型，后者如DBSIM模型。此外，还有一些模型，既不同于概念性分布式水文模型的结构，同具有物理基础的分布式水文模型的结构又有区别，因而是一种具有物理基础的半分布式水文模型，如TOPMODEL[75]和TOPKAPI[183]模型等。根据子区域径流过程综合成全流域径流过程时所采用的方法，分布式水文模型也可分为松散型和耦合型。松散型的特点是假设每个子区域的水文响应相互独立，因此可在分别求得各子区域的水文响应后通过叠加计算得到整个流域的水文响应;而耦合型的分布式水文模型是通过一组微分方程及其定解条件所构成的定解问题来描述流域降雨径流形成规律的，它能够考虑各个子区域之间的相互作用。概念性分布式水文模型多是松散型的，具有物理基础的分布式水文模型中有一些是耦合型的。概念性松散型的分布式水文模型由于对降雨径流的形成机理作了较大的概化，故理论上不够完善，但计算比较简便。具有物理基础的耦合型分布式水文模型，较好地遵循了降雨径流形成机理，在理论上比较完善，但必须求解复杂的微分方程组。具有物理基础的松散型分布式水文模型的优缺点介于两者之间，是近期发展较好的一类分布式水文模型[184]。

2.1.2　分布式水文模型涉及的几个理论问题

随着计算机技术的迅猛发展，计算能力问题已经不再是分布式水文模型发展中的瓶颈问题。对水文系统本身物理基础的深刻认识、对复杂系统建模时模型结构的合理性与准确性以及多学科交叉问题成为了分布式水文模型今后发展所面临的主要问题。从总体情况来看，分布式水文模型涉及以下几个理论问题:①分布式水文模型的真实性问题，模型存在过多假定条件，导致模型不能再现真实的水文过程;②尺度转换问题(或模型参数的有效性问题)，目前存在两种观点，Beven认为尺度问题最终将被证明是不可解决的，必须接收分布式水文模型的尺度依赖性，Bloschl则认为尺度问题正在逐步被解决，而且将来必然在水文学理论和实践中取得重要进展;③模型检验问题，目前只能通过最终流域出口断面的流量过程来检验模型的有效性，而流量是各种水文过程综合作用的结果，因而使得有些分布式水文模型虽然流量模拟得很好，但中间过程却可能是完全错误的;④模型效果问题，或者说是模型应用领域的问题，单纯就模拟与预报结果而言，同集总式模型相比，分布式水文模型“拟合的情况并不特别好，也不特别差，这大概就是这类复杂的理论模型应用于资料有限、率定过程存在不确定性，且情况复杂的流域中所能期待的结果”(Freeze语)。因此，有必要对分布式水文模型的应用领域有进一步的认识;⑤计算时间和数据存储问题，虽然目前计算机技术已相当发达，但由于一些模型结构过于复杂且要操控海量数据，从而需要耗费很长的计算时间，在目前条件下根本无法进行推广和应用。

2.1.3　发展前景

分布式水文模型，尤其是具有物理基础的分布式水文模型，能为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机理提供有力工具，因此是一种很有发展前途的新一代水文模型，其开发研究具有重大的理论价值和实用意义。但同时研究表明，在分布式水文模型的未来研究过程中，仍然有一些亟待解决的问题，如水文单元的划分、参数的空间尺度转换以及适用于实际流域的有效模拟算法等[185]。

尽管目前分布式水文模型仍有很多不足和不完善的地方，模型的推广应用也面临极大困难，但随着科学技术的进步以及科学研究对产汇流机理的进一步认识，必将大大促进和推动分布式水文模型的研究与发展，从而使分布式水文模型能够在水资源开发利用、洪水预报、人类活动影响评价以及其他一些相关领域中发挥重要作用。