地表-地下过程耦合的数值水文模型综述

学术综述

作者：

舒乐乐1 陈昊1 孟宪红*1 常燕1 胡立堂2 王文科3 束龙仓4 俞烜5 Christopher DUFFY6 姚莹莹7 郑东海8

作者单位：

1. 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室2. 北京师范大学水科学研究院3. 长安大学水利与环境学院4. 河海大学水文水资源学院5. 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室6. Pennsylvania State University，State College7. 西安交通大学地球环境科学系8. 中国科学院青藏高原研究所

摘要：

水文模型是利用数学公式对水文循环过程的描述，是理解自然界水的时空运动和分布规律的重要工具；它不仅可以利用观测数据来验证理论的可靠性与适宜性，还能预测水文变量未来趋势，实现理解自然与预测自然的目的.随着计算方法的快速发展、观测与试验手段的持续更新，目前基于物理过程的地表-地下过程耦合的数值水文模型快速发展.这种模型以微观尺度的守恒原理和物理公式为基础，利用数值方法将地表和地下水流进行耦合计算，从而模拟流域尺度水文响应过程.由于其物理过程明确、时空分辨率高且利于学科耦合，数值水文模型已成为水文模型发展的前沿和主流方向之一.本文阐述了地表-地下过程耦合数值水文模型的理论基础，从模型框架、数值求解方法、空间表达和耦合算法等方面对比和分析了当前主流数值水文模型，同时与传统水文模型比较，厘清了数值水文模型的优劣势，探讨了未来数值水文模型发展的方向.

关键词：

数值水文模型地表-地下过程耦合数值方法水文模型

刊期：

2024，5（54）

所属栏目：

评述_表层地球

基金资助：

国家自然科学基金项目(41930759,42325502),中国科学院西部之光-西部交叉团队项目(xbzg-zdsys-202215),中国科学院人才计划青年项目；国家冰川冻土沙漠科学数据中心项目；青海省防灾减灾重点实验室开放基金重点项目(QFZ-2021-Z02),2023年度兰州市第一批科技计划项目(2023-1-49)

分类号：

P333,P641

DOI：

10.1360/SSTe-2022-0420

页数：

页码：

1484-1505

来源期刊

中国科学:地球科学