本书是数字流域模型研究的总结。书中介绍了数字流域模型的框架结构、关键技术以及模型建立和运行等方面的成果；以黄河流域为例，给出了模型在流域水资源量计算、洪水模拟、侵蚀产沙、淤地坝规划等领域的初步应用成果，展示了模型在流域规划和管理工作中的广阔应用前景。 本书可供水利工程、水土保持、环境工程等专业科技人员及高等院校相关专业师生阅读和参考。 前言 数字流域模型能够模拟全流域的降雨-径流及产沙输沙等过程，在流域防汛减灾、水量调度、水土保持等方面有重要应用。近年来，数字河流建设得到重视并应用于生产实践中，但是作为数字河流引擎的流域模型的开发还相对滞后，多数模型局限于中小流域，将其扩展到大流域时还比较粗糙，不能满足数字河流建设的需要。为此，作者在国家"973"课题和国家自然科学基金的资助下，结合"数字黄河"工程建设，研究开发了大流域的数字流域模型，本书是对该方向成果的初步总结。 本书着眼于大流域的水沙过程模拟，提出并建立了数字流域模型系统的框架。模型框架依托DEM数据及其存取系统，以流域分级理论为依据，将全流域分为四级：坡面、小流域、区域（支流）和全流域，即在坡面上建立产流和产沙数学模型，在小流域河网、区域（支流）河网和全流域河网上分三级进行汇流演进。通过"坡面产流，逐级汇流"的组织方式，将四个层次的模型整合成一个完整的数字流域模型系统。该系统主要包括五项关键技术，即大流域DEM数据存取、流域沟道参数提取、基于遥感图像的模型参数提取、分布式降雨量数据存取和计算机集群并行计算。基于数字流域模型系统框架建立了坡面降雨-径流模型和侵蚀产沙模型，并在岔巴沟流域进行了参数率定和模型验证。此外，作为数字流域模型的应用例子，结合黄河流域进行了四个方面的计算，包括： （1）模拟了1983年黄河流域花园口以上部分的水资源分布状况和花园口等几个重要水文断面的径流过程，统计了黄河上中游各省的地表水资源量。 （2）模型用不同的时间步长再现了伊洛河"82．8"洪水和1983年黄河小花间的汛期径流过程。 （3）对黄河中游多沙粗沙区的1967年、1978年、1983年、1994年、1997年五个典型年汛期的产流产沙量进行了模拟计算，结果表明多沙粗沙区进入黄河于流河道的泥沙量与降雨量、降雨地点、降雨强度以及泥沙的粒径有关，模型可以较好地模拟这些因素的影响。 （4）以岔巴沟为例进行了小流域淤地坝规划的研究，在岔巴沟流域布设小型淤地坝541座，计算模拟了布置淤地坝前后的径流输沙变化，初步分析了淤地坝的减水减沙效益。 模型各项应用的结果表明： （1）模型可用于大流域的降雨-径流模拟和水资源量计算。 （2）模型系统能够适应不同需要，采用不同的计算步长，模拟次洪和连续径流过程。 （3）辅以降雨预报模块，模型可用于洪水预报。 （4）模型可用于大区域或局部小流域的产流产沙计算，为淤地坝规划提供科学依据。 本书的研究成果得到了国家自然科学创新研究群体基金项目"流域水沙过程与临界调控机理（50221903）"、国家重点基础研究发展规划（973）项目"黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理（G19990436）"的资助，在此一并表示感谢。 参加本项研究的主要人员除本书作者外，还有陈志祥、李铁键、薛海、邓利等。 由于作者水平所限，书中难免出现疏漏，敬请读者批评指正。 作者 2005年9月于清华大学
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