2.2 模型空間單元?jiǎng)澐址椒?/h2>

2.2.1 子流域劃分

EasyDHM模型子流域劃分方法采用通用復(fù)雜流域、區(qū)域子流域劃分方法PGSDM（Pfafstetter Coding System Based General Sub-Basin Delineation Method），其核心是對(duì)Pfafstetter編碼的改進(jìn)。該方法不僅支持各種河網(wǎng)特征的Pfafstetter編碼和多個(gè)入口點(diǎn)、多個(gè)出口點(diǎn)，而且能考慮流域中水文站和水庫(kù)準(zhǔn)確位置，并能對(duì)無(wú)分叉河段和狹長(zhǎng)子流域進(jìn)行自動(dòng)加密等。

由于Pfafstetter規(guī)則只能對(duì)河道支流數(shù)大于等于4的情況進(jìn)行編碼［圖2-4（a）］，如果某一已編碼河道的支流數(shù)小于4，則不能對(duì)此河道的下一級(jí)支流及河段進(jìn)行更低一級(jí)的編碼，這也阻礙了對(duì)此河道所在子流域的進(jìn)一步細(xì)分，可能會(huì)導(dǎo)致最終劃分的子流域的面積分布不均勻。因此，需要對(duì)Pfafstetter規(guī)則進(jìn)行改進(jìn)。PGSDM方法對(duì)Pfafstetter編碼的改進(jìn)內(nèi)容主要包括：

（1）若某河道只有3條支流，則從上游到下游，3條支流的低一級(jí)編碼依次為6、4、2，3條支流與河道的交匯點(diǎn)把河道分為4個(gè)河段，從上游到下游，4個(gè)河段的低一級(jí)編碼依次為7、5、3、1［見(jiàn)圖2-4（b）］。

（2）若某河道只有2條支流，則同理，2條支流的低一級(jí)編碼為4、2，3個(gè)河段的低一級(jí)編碼為5、3、1［圖2-4（c）］。

（3）若某河道只有1條支流，則支流的低一級(jí)編碼為2，2個(gè)河段的低一級(jí)編碼為3、1［圖2-4（d）］。

2.2.2 子流域內(nèi)部單元?jiǎng)澐?/h3>

EasyDHM模型為了更好地描述下墊面的情況，對(duì)子流域內(nèi)部進(jìn)行了二級(jí)單元?jiǎng)澐郑ㄒ罁?jù)高程劃分的等高帶（EEB，Equal Elevation Band），依據(jù)匯流到出口點(diǎn)的時(shí)間劃分的等流時(shí)帶（EFB，Equal Flow interval Band）及依據(jù)水文響應(yīng)機(jī)制劃分的水文響應(yīng)單元（HRU，Hydrological Response Unit）。本研究對(duì)子流域內(nèi)部進(jìn)行了等高帶劃分。根據(jù)高程，EasyDHM模型將山區(qū)的子流域進(jìn)一步劃分為若干個(gè)等高帶（1～10個(gè)不等），平原區(qū)的子流域則視作一個(gè)等高帶。其劃分方法為：①逐網(wǎng)格判斷子流域涉及的山區(qū)或平原區(qū)，山區(qū)屬性值為1，平原區(qū)默認(rèn)屬性值為0，依次記錄山區(qū)子流域內(nèi)所有柵格的高程及相應(yīng)行列坐標(biāo)，并計(jì)算每個(gè)子流域的網(wǎng)格數(shù)和面積；②依據(jù)高程把山區(qū)子流域內(nèi)柵格由高到低進(jìn)行排序，設(shè)定各子流域等高帶數(shù)目，劃分等高帶；③按高程值從高到低給每個(gè)等高帶從1到10進(jìn)行編碼。

2.2.3 參數(shù)分區(qū)和計(jì)算分區(qū)劃分

EasyDHM模型盡管通過(guò)引入“子流域內(nèi)的計(jì)算單元”的思想，解決了采用小網(wǎng)格單元帶來(lái)的計(jì)算負(fù)擔(dān)過(guò)重問(wèn)題，但由于對(duì)水循環(huán)過(guò)程描述詳細(xì)，將導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程非常耗時(shí)。為此，該模型引入了參數(shù)分區(qū)與計(jì)算分區(qū)的概念，從而實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的快速自動(dòng)優(yōu)化。

2.2.3.1 參數(shù)分區(qū)

參數(shù)分區(qū)是基于子流域劃分與水文控制站而生成的流域拓?fù)潢P(guān)系。參數(shù)分區(qū)可以滿足資料缺乏地區(qū)的水文模擬，根據(jù)輸入有資料的水文站點(diǎn)信息進(jìn)行分區(qū)，確保每個(gè)參數(shù)分區(qū)可以進(jìn)行參數(shù)敏感性分析、率定及模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)比較等。

由于分布式水文模型通常要把整個(gè)流域劃分為很多的計(jì)算單元，且每個(gè)計(jì)算單元都有自己的一套默認(rèn)參數(shù)，但并不是每個(gè)計(jì)算單元出口處都有水文站可以對(duì)該計(jì)算單元的參數(shù)進(jìn)行率定。為便于模型參數(shù)的調(diào)整，通常是劃分適當(dāng)?shù)膮?shù)分區(qū)。在對(duì)某個(gè)參數(shù)分區(qū)調(diào)參時(shí)，整體改變?cè)搮?shù)分區(qū)內(nèi)所有計(jì)算單元的參數(shù)，而不改變模型中各類下墊面間參數(shù)的相對(duì)關(guān)系。基于不同的參數(shù)調(diào)整目的，將參數(shù)分區(qū)劃分分為兩種方法：①按照水文站、出口點(diǎn)的控制范圍，把子流域劃分到不同的參數(shù)分區(qū)，該方法使得根據(jù)水文站的徑流過(guò)程進(jìn)行參數(shù)率定更具有針對(duì)性；②將行政分區(qū)、水資源分區(qū)等既定的分區(qū)作為參數(shù)分區(qū)，這種參數(shù)分區(qū)能夠很好地反映人類活動(dòng)的影響。本研究的參數(shù)分區(qū)劃分采用第一種方法。

2.2.3.2 計(jì)算分區(qū)

計(jì)算分區(qū)是為了方便地進(jìn)行模型計(jì)算而提出的。其劃分方法和第一種參數(shù)分區(qū)劃分方法完全一樣，即按照水文站、出口點(diǎn)的單獨(dú)控制范圍進(jìn)行劃分，因此，在這種情況下，參數(shù)分區(qū)和計(jì)算分區(qū)等同。其劃分的目的是，可直接按照水文站、出口點(diǎn)的實(shí)測(cè)流量對(duì)計(jì)算分區(qū)內(nèi)的水文模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并依次對(duì)分區(qū)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行率定，且各計(jì)算分區(qū)能保持相對(duì)獨(dú)立，模擬結(jié)果不會(huì)對(duì)其他計(jì)算分區(qū)產(chǎn)生影響。由于各計(jì)算分區(qū)可獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算，因此，可極大地縮短模型計(jì)算時(shí)間。在對(duì)計(jì)算分區(qū)進(jìn)行模擬及參數(shù)優(yōu)化時(shí)，需按照從上游到下游的順序進(jìn)行。

2.2.4 水庫(kù)分區(qū)劃分

為了精確描述水利工程對(duì)流域水循環(huán)的影響，在EasyDHM中又引入了水庫(kù)分區(qū)的概念。在該模型中，水庫(kù)分為兩種類型：一種是有著實(shí)測(cè)資料的水庫(kù)，這種水庫(kù)可視為水文站，劃分為參數(shù)分區(qū)或計(jì)算分區(qū)；另一種是缺乏實(shí)測(cè)資料的水庫(kù)，為考慮這些水庫(kù)的調(diào)蓄能力，模擬這些水庫(kù)的入庫(kù)出庫(kù)過(guò)程，則將其劃分為參數(shù)分區(qū)內(nèi)的水庫(kù)分區(qū)。

模型中，以水文站、有實(shí)測(cè)資料的水庫(kù)及出口點(diǎn)為依據(jù)劃分的參數(shù)分區(qū)或計(jì)算分區(qū)仍是最大的分區(qū)，水庫(kù)分區(qū)則為參數(shù)分區(qū)中的一部分。水庫(kù)均在其控制的水庫(kù)分區(qū)的最下游出口點(diǎn)上，水庫(kù)分區(qū)的上游控制站可以為水文站也可以為水庫(kù)，但水庫(kù)分區(qū)都包含在其下游最近的水文站的控制分區(qū)內(nèi)。對(duì)圖2-5所示流域來(lái)說(shuō)，當(dāng)前分區(qū)為水文站2所控制的計(jì)算分區(qū)，其中包括水庫(kù)2所控制的水庫(kù)分區(qū)及另外2個(gè)子流域；其上游有2個(gè)計(jì)算分區(qū)，其中一個(gè)是水文站1所控制的計(jì)算分區(qū)，一個(gè)是水庫(kù)1所控制的計(jì)算分區(qū)。這里水庫(kù)1劃分為計(jì)算分區(qū)，是因?yàn)樵撍畮?kù)有入庫(kù)、出庫(kù)資料，可以對(duì)該水庫(kù)所在分區(qū)的子流域進(jìn)行調(diào)參，所以該分區(qū)稱為參數(shù)分區(qū)。而水庫(kù)2由于沒(méi)有入庫(kù)出庫(kù)資料（如無(wú)資料的水庫(kù)、塘壩等），所以無(wú)法對(duì)該分區(qū)進(jìn)行調(diào)參。但是，在該水庫(kù)處通過(guò)劃分子流域可以計(jì)算該水庫(kù)的入庫(kù)徑流過(guò)程，并對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度模擬，其出庫(kù)過(guò)程即可匯入下游河道進(jìn)行匯流演進(jìn)模擬。為了使用分區(qū)計(jì)算的需求，在每個(gè)分區(qū)計(jì)算時(shí)，首先要判斷各個(gè)上游分區(qū)所在子流域是否有水庫(kù)，如果無(wú)水庫(kù)則直接讀取子流域出口流量過(guò)程，如果有水庫(kù)則直接讀取水庫(kù)的出庫(kù)過(guò)程。