遥感数据产品率定水文模型的潜力研究.pdfVIP

第78 卷第7 期 地 理 学 报 Vol.78, No.7 2023 年7 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA July, 2023 遥感数据产品率定水文模型的潜力研究 1 1, 2 1 3 张永强 ，黄 琦 ，刘昌明 ，杨永辉 （1. 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程院重点实验室，北京 100101； 2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 中国科学院遗传与发育生物学研究所 农业资源研究中心，石家庄050022 ） 摘要：地表径流的预测和模拟是水文地理研究的核心，对水资源管理和规划都具有重要意 义。传统研究借助于实测地表径流进行水文模型率定和参数移植，对“无测站流域”进行径流 预测，但在实测径流稀缺或受到强人类活动（如大坝调控）干扰时，参数移植能力受到限制、预 测能力不足。而遥感数据具有时空连续的优势，且不受制于地表径流观测时间序列，为径流预 测提供了新思路。本文采用了遥感数据率定水文模型的方法，在中国84 个流域探究该方法采 用遥感蒸散发、水储量和土壤水数据不同组合率定水文模型，评估各方案预测流域径流的潜 力。结果显示基于偏差校正后的网格蒸散发数据约束水文模型的新方法，在中国干旱区和湿 润区均具有较大的应用潜力；在格网上约束水文模型相比集总式约束具有较为明显的优越性； 应采用多个水文模型提升该方法在不同流域的应用潜力。该方法的径流预测能力具有明显的 空间分异性，因地制宜方可有效发挥遥感数据的优势。 关键词：缺资料地区；径流预测；PML-V2 ；遥感；蒸散发；水储量；土壤水 DOI: 10.11821/dlxb202307009 1 引言 [1-4] 径流预测对于水资源的开发利用以及洪水灾害风险管理至关重要 。准确的径流模 拟通常需要精确的降水及径流数据，但这对于测站稀缺地区很难实现。尤其是在自然条 件恶劣的高寒山区，水文气象测站稀少，仅靠稀缺的地面站点资料很难深度认知该地区 水文气象特征。即便在测站相对集中的强人类活动地区，很多水文测站受人类调水影响 严重，其观测径流无法表征天然径流过程，因此无法解析天然的降雨—径流关系。 目前，参数区域化方法是无资料或资料稀缺地区径流预测的主流方法，其核心思想 [5-6] 是参数移植 ，即将某个测站流域水文模型参数移植到无测站的目标流域。参数区域化 方法主要包含3 类：基于相似流域的参数移植方法 （如属性相似法和空间邻近法等）、基 [7-8] [9] 于回归的方法以及基于水文信号的方法 。Oudin 等 比较了913 个法国流域的经典区域 化方案，结果表明，空间邻近法在以上3 种区域化方法中能取得更优的效果。而随着空 [10] 间距离的增加，空间邻近法的表现逐渐变差 。因此，在测站严重缺乏地区，空间邻近 法可能会受到一定限制。换言之，区域化法在测站稀缺地区 （尤其是复杂山区）的应用 仍面临巨大挑战。 收稿日期：2023-05-12; 修订日期：2023-06-30 基金项目：国家重点研发计划(2022YFC3002804); 国家自然科学基金项目 [Foundation: National Key R&D Program of China, No.2022YFC3002804; National Natural Science Foundation of China, No 作者简介：张永强(1976-), 男, 内蒙古包头人, 研究员, 博士生导师, 主要从事水文学与水资源研究。