WEP分布式水文模型应用于洪水预报的研究——以故县陆浑水库价为例.pdf

摘要洪水预报是预测江河未来洪水要素及其特征值的一门应用技术科学，作为防汛工作 的耳目和参谋，它是在人类与洪水灾害进行长期斗争中发展起来的。几十年的防洪减灾 实践已证明，洪水预报在防洪的非工程措施中发挥了极其重要的作用。坚实的暴雨洪水 理论，可靠快捷的水情信息传递和先进的分析计算技术是洪水预报准确，可靠的保障。洪水预报要借助一定的水文模型来完成，因此水文模型的选择客观上对洪水预报的精度 和预见期都有一定的影响。近二十年随着电子技术，计算机技术，遥测技术和水文模拟 技术以及信息论、系统论、控制论等新技术的发展，客观上改变了水文情报预测的技术 面貌，同时也极大的推动了分布式水文模型技术研究的发展，改变了原有集总式水文模 型对数据进行集中的输入和输出的特点，并且充分的考虑地形，植被，土壤类型等下垫 面变化和降雨空间变化等条件，加强了水文模型对水文过程物理基础的描述。而利用分 布式水文模型对流域的洪水进行实时预报，已成为当今水文水资源界研究的重点热点之 一，这门技术的研究与发展，将会极大推动洪水预报技术向更高的层次方向发展，使洪 水预报技术向现代化方向发展迈出一大步。本次研究在系统分析分布式水文模型在洪水预报中的研究应用基础之上，以伊洛河 为研究对象，应用WEP分布式水文模型对故县、陆浑两座水库以上流域从以下几方面 进行了重点研究分析。(1)对故县，陆浑水库以上的流域进行了暴雨洪水特性分析。暴雨是引起洪水产 生的最主要因素，伊洛河地区洪水发生频繁，且洪水都具有涨落陡、洪峰高、历时短的 特点，洪水的大小和形式直接受暴雨特性的影响。通过对流域的暴雨和洪水特性进行分 析，得出了流域洪水发生的时程分布和特性，为流域洪水预报模型的建立提供了重要的 依据。(2)结合故县、陆浑水库以上流域的地貌特性、水文气象特征、和水库防洪要求，基于WEP分布式水文模型建立了流域的洪水预报模型，并依据本流域实际情况和实测 洪水资料，进行了模型参数估算、率定和模型验证。在模型计算过程中，采用了降雨的 日展布模型和小时展布模型对降雨进行合理的展布。(3)对洪水预报的预见期进行了分析。预见期是流域洪峰发生时间与最大降水时 间之差。由于流域降水空间与时程变化特性变化，使得预见期的发生也会变化，本研究 根据流域暴雨类型及来水组成情况，对流域洪水的预见期特性进行了分析，并研究了洪 峰流量与预见期之间的关系。(4)对历史发生的雨量数据进行误差为20%的假定，利用假设的预报雨量和建立 的分布式洪水预报模型，并考虑前时段降水及水文状态变量的实时滚动修正，对陆浑、故县的入库洪水过程进行了实时预报，预报结果与模拟供水过程及实测洪水过程进行了 比较分析。分析结果表明，本次对伊洛河流域进行暴雨洪水特性的研究，利用WEP分布式水 文模型在伊洛河流域进行的洪水模拟及作业预报，取得了令人满意的效果。本论文的主要创新点是：(1)WEP模型以往在二元水循环模拟和水资源调配中遇 行了应用，但在强暴雨地区还未进行过洪水预报研究，本次研究在属于强暴雨地区的伊 洛河流域对模型的洪水模拟与预报效果进行检验，证明模型可以应用于洪水预报研究。(2)本次研究详细分析和总结了伊洛河流域暴雨和洪水的季节变化规律、暴雨产生的 主要原因以及暴雨洪水类型变化特点，得出了比较详细的流域暴雨特性规律，为今后进 一步研究伊洛河流域的产汇流特性和洪水预报打下了较好的基础。本论文今后进一步工作的方向是：采用雷达和地面雨量站联合使用进行降雨量 测，并将此作为分布式模型的输入；在模型中植入降雨预报模块，使降雨预报与洪水 预报在一体化的环境下进行工作；解决模型的移用问题，提高模型实时洪水预报的通 用性；建立洪水预报系统：与伊洛河洪水调度模型进行耦合使用，以检验本洪水预 报模型对水库洪水调度的支持能力O关键词：分布式水文模型；WEP-L模型：径流；洪水预报；伊洛河2AbstractFlood forecast is one practical science to predict the coming situation of flood,as well as standard of flood-fighting,which was established during the human beings fights with floods.Flood-fighting experiences within recent decades have shown that water-advices forecast playes an important role in non-engineering measures.Meanwhile,it has been realized that sound flood theory,quick water-advices transformation,and advanced analysis technology are the assurance of the accuracy and reliability.In the past 20 years,with the development of electronic technology,computer technology,remote-sensing technology,hydrology model technology,system theory and control theory,the technology condition of hydrology infonnation has been changed objectively and distributed hydrology model technology has been enhanced dramatically.The development of distributed hydrology model technology changed its original lumped model traits.Input and output are operated together and reinforced the function of hydrology model on hydrology physical basis.Using distributed hydrology model to predict the flood spontaneously is a hot point of the research in the field of hydrology.Meanwhile,the research and development of this method has pushed the technology of flood forecast to a higher level and with it the modernization of flood prediction will take a rapid step.This study,based on the comprehensive analysis of the practical use of the Distribute hydrological model on flood forecast,choosing Yi Luo River as the research object,mainly did research on the two reservoirs named Gu xtan,Lu hun and the drainage basin above in the aspects below.(1)Rain gust and flood characteristic analysis on the two reservoirs named Gu-xian reservoirs、Lu-hun reservoirs and the drainage basin above.Rain gust is the main cause creating flood.The area around Yi Luo River has suffered greatly by the flood which comes and goes so often,moreover,each time the flood gets a peak flow in a short lasting time as a somewhat characteristic.Besides,the size and the form of the flood have got a direct influence on the characteristics of the rain gust.The schedule of the occurrence and characteristic of the flood is obtained which provides a main foundation for establishing the flood forecast model through the analysis on the rain gust and the flood characteristics in this are&(2)The flood forecast model is established through considering the geography characteristic hydrology weather characteristic,with reservoir flood control request of the two reservoirs named Gu-xian reservoirs x Lu-hun reservoirs and the drainage basin above.In the application of the model,a reasonable schedule of interpolation is conducted on adopting daily interpolation model and 3hour interpolation model of rain 回Is,and the parameters of the model are examined on the basis of the status quo of this area.(3)The forecast period of the flood forecast is analyzed.Forecast period of the flood forecast,is the time difference between the occurrence time of the peak flow and strongest rain fall in a certain area.The occurrence of forecast period of the flood forecast will be varied with the changes of the space and time characteristic in the area.Thus the study has made deep analysis of forecast period of the flood forecast in the area and the relationship between volume of peak flow and the forecast period of the flood forecast,according to the types and sources of rain fells.(4)The study has drawn up an assumption to match a data of the volume of the rain falls occurred before,with a 20%Error margin.The study has used the assumed volume of rain falls to do solid hour forecast in the areas mentioned above.The comparative analysis between the flood process imitated and solid measured is carried on according to the result.The analyzed result has suggested,the study has reached a somewhat satisfied result both in the analysis of the rain gust and flood characteristic around Yi Luo River,and in the flood imitate and forecast with the WEP-L model which is used in the field of estimate of the water resource.At the same time,the thesis has pointed out some suggestions to the improvement work in the future.(1)Adopting radar and ground volume of rain station to carry on rainfall measurement and making this the input data of the Distribute hydrological model.(2)Transplanting a rain forecast module in the model,to make rain forecast and flood forecast work under a whole and unified circumstance.(3)Generalizing the model to make it easily applicable in the solid forecast of flood in other basins.(4)Establishing an integreted flood forecast system.(5)Considering the coupling use with the flood regulation model about Yi Luo River,to examine the support ability of the flood regulation in the reservoir about this model.Keywords:Distribute hydrological model：WEP-L model；Runoff,；Flood forecast；Yiluo River4中国水利水电科学研究院学位论文第一章绪论1.1 研究的意义流域洪水的产生是一个极为错综复杂的连续的物理过程，它涉及到降水，蒸发，下 渗，地下水等许多方面的知识。受人们对水文现象认识和水文信息资料不足所限，目前 广泛应用于社会生产和科研中的水文模型大都是集总式的水文模型。这种模型对数据进 行集中的输入和输出，并不充分的考虑地形，植被，土壤类型等下垫面变化和降雨空间 变化等条件，使得在没有充分考虑降雨的空间分布差异的同时，使率定的水文参数产生 偏差，从而增加了水文模型对极端的洪水事件预测的不确定性。近二十年随着电子技术，计算机技术，遥测技术和水文模拟技术以及信息论，系统 论，控制论等新技术的发展，客观上改变了水文情报预测的技术面貌，极大的推动了分 布式水文模型技术研究的发展，它的发展改变了原有集总式水文模型对数据进行集中的 输入和输出的特点，并且充分的考虑地形，植被，土壤类型等下垫面变化和降雨空间变 化等条件，加强了水文模型对水文过程物理基础的描述。而利用分布式水文模型对降雨 的时空展布及物理机制进行准确监测使得对洪水预测的精度的提高成为现实，它的研究 将极大推动洪水预报技术向更高的层次方向发展，使洪水预报技术向现代化方向发展迈 出一大步.1.2 分布式水文模型及洪水预报技术介绍121分布式水文模型1969年Freeze和Harlan发表了一个具有物理基础数值模拟的水文响应模型的蓝 本的文章，描述了分布式水文模型发展的前景。而由丹麦，法国，及英国的水文学者 联合研制开发及改进基于水动力学方程的分布式水文模型 SHE（欧洲水文系统）模型,开启了分布式模型研制开发的先河（贾仰文,2005）.随即，如SWAT模型,THALES 模型，HEC模型，WEP模型，等一大批分布式水文模型也相继诞生。分布式水文模型 之所以成为当今水文水资源研究的热点之一，在于它能够反映水文水资源要素在空间上 的变化，能够进行下垫面条件变化下的计算，特别是它具有更多的模拟功能，即能够把 单一水量变化的模拟扩大到广泛的水文水资源与生态环境问题模拟，而这些是基于经验 与黑箱方法的集总式水文模型难以实现的中国水利水电科学研究院学位论文分布式水文模型的模拟领域涵盖了地表水与地下水计算、水资源数量与质量的联合 评价、洪水预报、土地覆盖与土地利用变化对水文过程的影响、生态需水、农田灌溉与 农业节水等多方面的模拟计算，并且可以通过尺度转换与大气环流模式耦合来预测全球 变化对水文水资源的影响，从而纳入全球变化水文研究前沿。由此可见分布式水文模型 同时具有理论上的前沿性和应用上的广泛性。L2.L1分布式水文模型的一般结构分布式水文模型与集总式水文模型有着明显不同的结构，在集总式模型中，单元区 域内的物理过程一般由基层垂直方向的蓄水体构成，水平方向则采用简单或概化后的汇 流模型。而分布式模型则着重考虑不同单元之间和子流域之间的水平联系，这种联系起 因于径流流向的随机性和河网的联通性，而正是这种联系直接的决定着分布式模型的结 构和复杂性，所以，分布式模型可分为以下两种不同结构（郭生练等，2005）：（1）紧密耦合型：这类模型的主要特点是应用连续方程和运动方程来建立相邻网 格单元或子流域之间的时空关系，并采用数值方法进行求解。因而这类模型是人们所指 的分布式水文物理模型，比如SHE模型。由于自然界包气带结构的复杂性和降雨的时 空分布特性导致了多种产流机制的存在。为此，必须建立考虑地形坡度，土层各相异性，饱和侧向流，非饱和侧向流对产流影响的分布式水文模型.而这类模型就是通常人们所 说的分布式水文模型主要是指分布式水文物理模型。比如WEP模型（2）松散耦合型：这类模型的主要特点是在每个单元网格和子流域上应用现有的 概念性集总式模型推求净雨，再进行汇流演算，最后推求出口断面流量。这种模型正是 人们所指的分布式水文概念模型。比如基于新安江模型的分布式水文模型。1.2,1.2分布式水文模型的主要技术支撑分布式水文物理模型的最主要技术支撑包括如下几方面（李纪人等，1997）：（1）分布式水文模型的平台一地理信息系统：地理信息系统是综合处理和分析空 间数据的技术，它与流域水文模拟技术有很强的互补性，在技术上也有类似之处。具体 地说，GIS在分布式水文模型的以下几方面发挥着巨大的作用：1）空间数据管理，GIS能够统一管理与分布式水文模型相关的大量空间数据和属 性数据，并提供数据查询，检索，更新及维护等方面的功能；2）提取水文特征，如利用地形数据计算坡度，坡向，流域划分以及河网提取等；3）模型数据准备，如利用GIS的空间分析和数据转化功能，制备分布式水文模型 要求的流域内土壤类型图，土壤深度图，植被分布图等空间分布性数据；4）模型输出结果的可视化与再分析。2中国水利水电科学研究院学位论文如上所述，分布式水文模型的输出结果更多的是空间分布性信息，这些结果或者是 以模型特定的数据格式，或者是以某些GIS系统的数据格式，所以只有应用GIS才能对 这类结果进行显示，查询和再分析.2）获得大范围信息和资料的方法一卫星遥感：作为一种信息源，遥感技术可提 供土壤，植被，地质，地貌，地形，土地利用和水系水体等许多有关下垫面条件的信息，也可以测定估算蒸散发，土壤含水量和可能成为降雨的云中水气含量。栅格式遥感数据 与分布式水文模型的数据格式有一致性，这样就使得给概念理解和使用上都带来了方 便。因此以遥感为手段获取的上述信息在确定产汇流特性或模型参数时是十分有用的。在对遥感影像做校正，增强，滤波，监督或非监督分类后，可转换为图形，纳入到地理 信息系统中去，成为分布式水文模型建模与参数率定时的数据支持。1.2.13分布式水文模型的关键技术问题研究（1）基于DEM的水文模型建模方法目前，DEM主要用有三种格式：栅格形，不规则三角网和等高线，三种格式在GIS 中可互相转化。其中水文模型用得较多是栅格DEM。基于栅格DEM的分布式水文模型 主要有两种建模方式：1）应用数值分析来建立相邻网格单元之间的时空关系；2）在每一个网格单元（或子流域）上应用传统的概念性模型来推求净雨，再进 行汇流演算，最后求得出口断面流量（郭生练等，2005）o（2）流域离散化方法集总式水文模型能够很好的模拟水文时间变化过程，但没有考虑水文变量和水文参 数的空间变化与时间的不均匀性。流域降水是分散的，不均匀的降落在流域的地面上，各点产生的径流流至同一出口断面，它具有分散输入，集中输出的特点。分布式水文模 型则考虑了降雨的空间变化，并将流域离散成具有一定尺度的单元网格。目前，基于 DEM的流域离散化方法主要有四种：基于网格，山坡，子流域和等高带划分.水文单元的划分不局限上述四种形式。也可以是它们的组合，如子流域和等高带相 结合等.在流域离散时，还有其他单元划分方法如典型单元面积（REA）,水文相应单 元法（HRU）,群体相应单元法（GRU）,聚合模拟单元法（ASA）等（郭生练等，2005）（3）参数确定的方法及参数网格化技术途径目前分布式水文模型参数确定主要有以下方法（郭生练等，2005）：1）在单元上采用传统的概念性模型，不改变原有的模型结构和参数，但在每一个 单元上水文模型的参数值随空间变化。参数值的大小根据空间信息图进行分类计算。3中国水利水电科学研究院学位论文2）重新设计单元水文模型的结构与参数，尽量选择或者重新构造即反应空间变化,又具有物理意义，且便于计算的指标作为模型参数。3）将原有的模型参数同易于获取的空间指标（主要是通过RS图像或者DEM提取 的空间指标）建立起某种对应关系（一般是统计关系），从而得到分布式水文模型的参 数计算方法。L2.L4分布式水文模型模拟方法分布式水文模型将水循环各要素联系起来进行详细模拟（贾仰文等，20051蒸发 蒸腾的计算通常根据空气动力学及能量平衡原理，采用Penman-Monteith公式计算，并考虑水热运移情况及植被叶面截雨，叶孔水气扩散及根系吸水情况。非饱和土壤水的 计算通常采用竖向一维Richards方程，浅层地下水计算采用Bousinessq方程进行数值 计算，而河流水和地下水互补量按达西定律计算。因此，产流的计算按水的移动自然求 得，并不预先区分超渗产流模式还是蓄满产流模式.地表径流的坡面汇流，或按二维运 动波或扩散波计算，或根据数字高程模型（DEM）预先设定好的汇流方向进行一维计算。而在一些低洼易涝地区，有些模型采用洪水泛滥的二维动力波的数值计算方法。河道汇 流计算，河道坡度及下游段边界条件，采用一维运动波，扩散波或动力波算法。虽然分布式物理模型从物理机制上来描述水的运动，但根据水移动介质的物理性质 推定模型参数，从理论上讲无需参数率定和模型校正，但由于受数据资料及尺度问题限 制，实际上通常需要选择校正期，对根据观测结果推定的参数进行一些调整，然后保持 这些参数不变对模型进行验证。122洪水预报技术1.2,2.1基本洪水预报问题洪水预报方法的理论基础是洪水演算原理和径流形成原理，在对流域或区域进行的 洪水预报过程中，常遇到以下三类短期洪水预报问题（王伶俐，1999）：（1）河段洪水预报根据河段上断面的来水情况预报河段下断面的水情，其理论依据是洪水波在河道中 的运动规律.洪水波在河道中的传播时间为河段洪水预报的理论预见期。（2）流域降雨的径流预报根据流域上的一场降雨，来预报流域出口断面的洪水过程线.其理论依据是流域降 雨径流形成规律。流域汇流期间称为流域降雨径流预报的理论预见期。（3）“河流一流域“洪水预报4中国水利水电科学研究院学位论文一个流域总可以按自然分水线划分为若干个互不嵌套的子流域，而子流域之间则通 过河道来连接先对各子流域做降雨汇流预报，然后通过洪水演算求得各子流域对流域 总出口段面的贡献，叠加后即可求得流域总出口段面的洪水过程线.其理论依据是流域 降雨径流形成规律和河道洪水波运动规律的结合子流域的流域汇流时间和洪水波在河 道中的传播时间之和称为“河流一流域”的理论预见期。1.222洪水预报基本程序洪水预报工作，大体分为两大步骤：（1）制定预报方案根据预报任务，及时收集降雨，蒸发，水位，流量等资料，根据洪水的形成规律和 特点，建立由当前采集的水文信息推算未来洪水大小和出现时间的一整套计算方法，即 洪水预报方案，例如降雨径流预报方法中的产流预报方案和汇流预报方案.为了保证预 报精度和可靠性，必须对制作的方案按允许误差标准进行评定和检验。对降雨径流的预 报，依据规范，对某一场洪水暴雨来说，净雨深预报的相对误差不超过20%,且绝对误 差不超过20mm。合格的场数占总预报场数的百分比成合格率，仅当方案率定和检验的 合格率不小于70%时，该产流预报方案才能应用于实践。（2）进行作业预报对正在发生的水文气象情况进行观测，通过报讯设备，迅速地把观测数据传送到预 报中心（如水文站），随即通过预报方案，由采集的数据算出即将发生的洪水的大小和 出现时间，及时发布这个过程称作业预报。而依据及时采集的水文气象信息，由计算机 直接按存储的实时预报方案程序自动算出预报结果，这样的作业预报，称为连机实时洪 水预报系统。122.3洪水预报方法技术的发展早期的洪水预报以“经验相关线”为典型代表，1931年，霍顿（Horton）在文献在 水文循环中下渗的作用中，提出了下渗的理论.1932年，谢尔曼（Sherman）在文献 用单位线法由降雨推求径流中，提出了预报流域汇流的单位线法。1935年到1938 年，麦卡锡（McCarthy）在美国总结了以“马斯京根法”著称的洪水演算方法预报。1938 年美国斯奈德（Sny加r）在文献“综合单位线”中，提出了对短缺资料地区使用综合单位 线的预报方法.这些都是沿用至今的洪水预报技术。但是，这些方法存在诸多缺陷，如 逻辑推理上不严密，方案不规范，只能在建图范围内使用，预报结果因人而异等。于是，出现了用数学的方法去描述和模拟水文循环过程，产生了水文模型的概念。后来发展为 具有水文概念原理的物理模型,如中国的“新安江模型”，美国的“斯坦福模型”及“萨克拉 门托模型，“新安江模型”提出了分层、分水源、分块的概念以及蓄满产流的概念，但 5中国水利水电科学研究院学位论文其缺点是模型对经验的依赖性很强，对非线性的模拟精度仍不够理想；而“斯坦福模型”和“萨克拉门托模型作为多参数的概念性水文模型，二者虽都有一定的精度，且全面地 考虑了水源在水平和垂直方向上的运动，但由于结构复杂，参数众多，所以在实践中很 难进行推广；80年代初日本提出了一种纯数学模型”坦克模型。它通过多个线性水箱 的串、并联来模拟径流的产、汇流运动，但此模型仍属于线性模型且在功能结构设计方 面比较欠缺，难以准确全面地模拟复杂的降雨径流形成过程。如对季节性气候欧洲几个 化强的流域，以及人类活动干扰明显的流域的洪水预报就存在一定的问题。(宋雅坪，2000)自从1969年Freeze和Harlan第一次提出了关于分布式物理模型的概念以来，分布 式水文模型得到了越来越快的发展(AbbottM B,1986)o尤其是在利用分布式水文模型 对区域或者流域进行洪水预报更是成为现代水文界洪水预报问题研究的热点和重点之 一，这种由原来的依靠集总式水文模型进行预报向着以分布式水文模型进行预报进行过 度和转变，使得洪水预报从传统的手段与方法向预报现代化迈出了一大步。洪水预报模型今后的发展方向在建模方面会更多与环境和经济，社会发展相结合，成为更大管理模型下的一个部分0在技术上将更多地依靠地理信息系统和遥感，运用 GIS来处理RS数据，并建立分布式水文模型与洪水预报模型的耦合系统。总之，随着 计算机技术和一些交叉学科的发展，洪水预报模型将得到更加迅猛的发展.1.3分布式水文模型在洪水预报中研究概况13.1研究现状(1)国内研究状况“九五”期间随着GIS、数据库技术的出现及应用，水利部及各流域的科研部门也 针对本流域的具体情况相应地建立了典型流域分布式水文模型参数与地理信息的关系，并在此基础上与预报模型进行耦合或者耦合的研究。水利部信息中心开发的中国洪水预 报系统，实现了客户机/服务器方式的系统运行、模型率定等功能。黄河水利委员会也 在小浪底与花园口区间进行分布式水文洪水预报模型开发研究，通过开展小花间定量降 水预报和基于GIS的分布式水文预报模型研究，开发小花间定量降水预报模式和数字水 文模型，建立暴雨预报和洪水预报有机结合的一体化模型，使黄河花园口站洪水预报的 预见期由目前的14-18小时延长到30小时，为黄河下游防洪提供决策支持(刘昌明等，2004).同时，2003年黄委通过与荷兰国际环境分析遥感咨询公司、荷兰国际水利环境 工程学院近两年的接触与努力，决定引进荷方的先进技术，并合作在黄河流域建设一个 由卫星数据接收系统、三花间洪水预报系统、干旱监测和预警系统等多个子项目组成的 6中国水利水电科学研究院学位论文基于卫星的黄河流域水监测与河流预报系统，项目已经通过验收并且启动。塔里木河流 域也在进行洪水演进系统研究，它借助历史记录的来水量数据和GIS强大的空间分析功 能，利用分布式水文模型、分别模拟和预测塔里木河“三源流”平原区河道水动力过程和 塔里木河干流洪水演进过程，为塔里木河流域水量合理调度及洪水预测提供决策服务。淮河流域交互式预报系统包括数据处理，模型参数率定，作业预报和扩展性径流预测等.(2)国外研究现状欧洲洪水预报系统(EFFS,European Flood Forecasing System)集地理信息系统、数据库、多种水文及动力学模型和友好图形用户界面于一体，可与水文气象数据采集系 统连接，自动进行数据预处理、降雨径流模拟计算、洪水演进模拟计算和预报结果动态 显示等。目前，EFFS已在原有的基础上进行了升级和改进，它结合地面降雨和卫星云 图，建立暴雨预报和洪水预报耦合的一体化模型，为流域洪水计算提供流域点面降水的 最佳估计(许珂艳，2003)。芬兰的维萨拉公司研制的闪电暴雨预警系统，利用闪电数 据及气象雷达数据结合分布式洪水预报模型可以比较准确的预测降雨的强度并且进一 步得出洪峰到达的时间和流量，从而延长洪水的预见期。英格兰和威尔士的Reading的 洪水预报警报中心设在环境局内，负责泰晤士河流域干流和127条支流的防洪预警工作。工作内容包括每天24小时对夭气预报、夭气雷达、雨量和水位的监视、洪水预报、洪 水警报发布和警报服务范围和时间的确定、公众防洪避险指导，紧急救援方案考评、传 播媒体服务等,中心具有现代化的计算机业务系统自动进行天气、雷达、雨量、水位、流量等信息的收集处理和管理，提供人机交互分析、显示及应用服务水文研究所开发 的洪水预报系统常年连续运转进行作业预报，没有洪水时每天早7时自动运行一次，发 生洪水时由预报员发指令随时运行。132利用分布式水文模型进行洪水预报研究成果(1)LLII模型的应用李兰等提出了一种LLI【分布式降雨径流模型，模型包括小流域产流，汇流，流域 单宽入流和上游入流反演，河道洪水演进四个部分。水源分坡面流，壤中流和地下径流 该模型考虑了产流随空间和时间变化的分布特征及计算产流的多种径流成分的物理过 程，并将数学物理反问题与洪水预报结合，给出了流域产流，河道汇流，水库洪水演进 三个动态分布预报耦合模型它不仅可以用于分析降水径流规律，还可以用于洪水预报 该模型在丰满，龙河口和陆浑等水库流域得到应用(李兰，2004)。(2)分布式官司河模型(GSH模型)的应用GSH模型是在GIS支持下，根据流域内各地理环境要素的空间分布及其对水文过程 的作用机理将各水文过程耦合而建立的，GSH模型根据流域内部地理要素的空间差异性 7中国水利水电科学研究院学位论文把流域分成一系列的单元和作用层，以单元和作用层为基本单位，连续计算每个单元和 作用层的水文过程和水文要素变化，包括降雨输入、冠层截留、枯落物层吸水、入渗、蒸散、壤中流、地表径流等，进而得到流域水文的时空变化,在应用于官司河流域径流 预报过程中，考虑到官司河流域的降水产流特点，同时为了简化计算，在官司河模型中 只考虑以重力为主要驱动力的单元间水分流动与交换，即饱和壤中流和地表径流。模型 应用选择1998年和1999年的4场降雨，分别为特大雨、大雨和绵雨，而且与前一次降雨 的时间间隔也从l5h不等，根据降雨强度和径流量采用不同的时间步长计算官司河流 域的水文过程，模拟结果显示，官司河模型计算的降雨一径流过程与实际观测情况基本 吻合，但存在着一定的时滞，洪峰出现的时间较观测到的洪峰晚，降雨量愈大，洪峰延 迟的时间越长。其中洪峰流量的最大误差为8.5%,次降雨总径流量的最大误差为13.6%.当降雨量过大或过小时误差较大（于彭涛，2003）,（3）HEC模型的应用HEC模型它是由美国联邦政府出资研制的，包括HECGeoHMS和HECHMS两部 分，其中用于洪水预报中的主要是HECHMS部分，它包括BasinmodeL Meteorologic Model,和Control Specifications三部分其中 Basinmodel的作用是把HECGEOHMS 生 成的资料作为输入生成预报流域图，该图中包括该流域的分块情况以及各个子流域的汇 流方向对于每个子流域采用泰森多边形方法划分来计算流域降水量；在Meteorologic Model中输入该流域中相关雨量站的经纬度以及雨量，流量和蒸发观测资料，并且建立 雨量站同各个子流域的关系，这就确定了每个子流域同各个雨量站关系，为每个流域的 降雨量计算做好准备.Control Specifications这部分主要就是对各场洪水的起止时间做说 明限制，便于读取每场洪水的降雨资料和流量资料。该模型应用于作为北方流域的漳卫南 流域进行洪水预报的结果显示，模型具有较好的适应性，能够达到洪水预报的要求（董 小涛，2004）.（4）新TOPKAP1模型的应用新TOPKAPI模型是一个以物理概念为基础的分布式流域水文模型，它依据由dem 推求的流水网，结合地形学和运动波水力学方法，采用网格尺度，通过几个结构上相似 的非线性水库方程来描述流域降雨-堆流过程中的不同的水文、水力学过程.本模型在 淮河息县以上流域洪水模拟中的进行了应用，根据研究流域内的测站分布情况，选用桐 柏、黄岗、大坡岭等24个雨量站和息县水文站1998年汛期（5/0月）的资料（包括雨 量和流量）进行新TOPKAPI模型的参数率定，时间步长确定为lh,网格尺度确定为6km。在率定的模型参数值基础上，采用上述站2002年和2003年汛期资料进行模型验证验 证结果显示，新TO