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DHSVM的概况

已有 7813 次阅读 2014-11-12 23:02 |系统分类:科研笔记

1. 背景：

环境决策需求使分布式水文模型的应用更加广泛。分布式水文模型的应用有两点好处：一是方便用于数据稀少区的土地利用变化或气候变化的分析；二是方便应用当前的空间数据产品或实时点观测数据。DHSVM作为一种具有物理基础的分布式水文模型，他能够在DEM数据的空间尺度上对蒸散发、积雪、土壤水及径流的空间分布进行动态描述。目前，该模型广泛用于水文分析和模拟，气候变化和水文变化之间的相互作用分析，林地管理措施对水文的影响分析等。

2. 模型概况

分布式水文-植被-土壤模型（The Distributed Hydrological Soil Vegetation Model，简称DHSVM）最先由Wigmosta et al. (1994)提出，后面在美国华盛顿大学和西北太平洋国家重点实验室得到进一步发展，源代码公开，目前最新的版本是DHSVM v.3.1.2。 DHSVM模型主页：http://www.hydro.washington.edu/Lettenmaier/Models/DHSVM/index.shtml。

模型基于DEM数据，将实际流域简化为规则的计算网格，逐网格对流域的蒸散发、雪盖、土壤水及径流等流域水文过程动态的进行描述。流域的每个网格都被赋予各自的植被和土壤其属性。在每个时间步长内，模型通过对每个格网的能量平衡和水量平衡进行联立求解，模拟水文过程的变化。网格间的水流交换通过地表径流及壤中流（surface and subsurface flow）形式实现。

冠层截雪和释放通过单层的质量和能量平衡模型来模拟；近地表积雪及融化采用双层的能量和质量平衡模型来模拟（考虑了地形和植被对表层积雪的能量传输影响）；蒸散发采用双冠层模型进行模拟，将每一层分为湿润和干燥两个部分。非饱和土壤层水分运动采用达西定律进行计算（模型假设不饱和土壤层水分运动只有竖向运动）；不饱和土壤水沿竖向逐层向下渗透,最后一层的水分向下渗透补充当前网格的地下水。网格内的水分依据当前网格与相邻网格间的水力梯度以壤中流及地表径流的方式向相邻的网格运动直至被河道截留。当地下水位上升被地表截断时则产生回归流和蓄满坡面流。

河网水系由一系列相互连通的河段组成，而每个河段可穿过一个或多个DEM格网。当坡面流和壤中流向河道汇流时，可能被道路网络截断。当网格地下水位高于穿过网格的道路排水沟的高程时,道路会截留壤中流。路边沟渠内的水流沿道路排水网流向下水道或河道。如果道路横穿一条河流,其截留的水会流进适当的河段并沿河道汇流。从沟渠或者涵洞排除的水未进入某个河道，其在汇流的过程中允许发生再下渗。道路沟渠和河道汇流采用串联的线性水库方式进行。

模型采用ARC/INFO来生成摸型河网,对模拟流域的空间参数及属性进行分配,以及对模型最终输出结果进行分析。每个网格水量平衡：