前言

分布式水文模型是在系统水文模型和概念性水文模型的成功经验上发展而来的。自从第一个严格意义上的分布式水文模型SHE于1986年被提出之后，分布式水文模型已成为了当今水文科学领域研究中的一个热点。这主要是由于分布式水文模型具有更多更强的功能，能够把单一水量变化的模拟计算推向更加广泛的水文水资源及生态环境等方面的模拟计算，从而大大拓宽了模型的使用范围。分布式水文模型不仅可以帮助人们更加深入地研究和了解自然界水文循环在不同时间尺度和空间尺度上的演变过程和规律，而且为综合解决在实践中各种和水文循环紧密相关的一些工程问题提供了一个有效的平台和工具。

现代研究认为，流域水文响应是地貌扩散和水动力扩散对降落在流域上具有一定时空分布的净雨共同作用的结果。地貌扩散作用取决于流域大小、形状和水系分布状况；水动力扩散作用与流域上流速分布有关，一般取决于流域的地形坡度和糙率的分布。这种对流域汇流机理的揭示，使得水文学家和自然地理学家试图从理论上建立流域地形地貌特征与流域水文响应之间的关系成为可能，并有助于解决无资料地区的汇流过程模拟问题。通过流域地形地貌参数来定量流域水文响应已成为近20年来水文学中最富有吸引力的研究课题之一。

本书以蓄满产流理论为基础，建立了一个基于DEM的网格型松散结构分布式水文模型，并在非线性框架下讨论了考虑水动力参数空间变化和基于宽度函数构建地貌单位线进行流域汇流分析的方法。主要内容包括：以协克里金方法为基础，将高程作为控制降雨的第二影响因素引入到降雨空间模式计算公式中，提出了引入高程的协克里金方法。通过对沿渡河流域不同时间尺度的降雨空间模式的插值计算，初步证明所建议的方法具有较好的计算效果；以蓄满产流理论为基础，建立了一个网格型松散结构的分布式水文模型。在模型构建过程中，发现地形指数差值同包气带缺水量之间满足位移量为零的对数维布尔分布函数，建立了地形指数同包气带缺水量之间的定量关系，从而解决了模型产流计算过程各网格蓄水容量的确定问题；考虑到流域水系的分形特性，以两种变形元为基础构造出更加复杂多变的河网形态，修正并改进了前人提出的宽度函数的计算公式，拓宽了公式的使用范围。分别提出了路径等价流速、路径等价水动力扩散系数和河网等价流速、河网等价水动力扩散系数的概念及计算方法，从而在非线性框架下以两种方法探讨了水动力参数空间变换条件下的地貌单位线计算方法，在实用中取得了较好的计算成果。

本书的研究工作部分得到了国家自然科学基金重大项目（51190091）、国家自然科学基金（41371048）、国家重点基础研究发展计划项目（2010CB951102）及河海大学优秀创新人才支持计划等项目的资助，书稿编写过程中，瞿思敏教授、吴淼硕士、乔雪媛硕士、周密硕士及马欣欣硕士对书稿的最终形成给予了极大帮助，在此深表感谢。

由于作者学识水平有限与时间仓促，书稿中难免存在不妥之处，敬请读者批评指正。

作者

2014年4月于南京