Page 48 - 水文预报与水资源优化管理技术

第一章 概论

四、水文系统理论模型

水文系统是指研究对象中，由相互作用和相互依赖的水文要素组成的具有水
文循环功能的整体。水文系统至少包含 3 个部分，即系统的输入、输出和系统的

功能。对于河流而言，上断面的水位或流量为输入，下断面的水位或流量是输
出；对于流域产汇流而言，降雨与蒸发是输入，流域出口的流量过程为输出。水

文系统的功能是与系统所处的地理位置、流域或河系的地貌、植被与下垫面特
性，以及人类活动影响等因素相联系。当系统的输入与输出之间的转化满足线性

叠加原理的称为线性系统，反之，称为非线性系统。当系统输入与输出转化关系
中的参数随时间变化时，称为时变系统，反之，定常参数的系统称为时不变系

统。当系统输入、输出或参数不存在空间变化的称为集总系统，反之称为分散系

统。从系统的观点看，真实的流域系统在复杂环境因素的共同作用下，多半是非
线性、时变和分散的。
系统理论模型又称系统响应模型，这类模型将研究对象视为一种动力系统，

一般采用回归分析方法，利用已有降雨径流资料建立某种数学关系，然后由此用

新的输入推求输出。系统理论模型只关心模拟结果的精度，而不考虑输入输出之
间的物理因果关系，因此又被称为黑箱子模型。

第五节 水文模型作用

水文模型涉及的内容可以是水量、水质或某一水文过程等，研究问题的尺度

可以大到全球水文循环系统，也可小到一棵树的蒸散发过程；但是，所有水文模
型必须能反映被模拟的水文现象的基本特征。建立水文数学模型的一般步骤是：

拟定模型结构（数学表达式），调试和确定模型参数，对模型进行检验和评定。
最简单的确定性模型可追溯到 1851 年 T.J. 莫万尼建立的合理化公式 Q ＝

CiA，1932 年，L.R.K. 谢尔曼提出的单位线，它们实质上就是把净雨输入转化为

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