降雨徑流預報

從降水（暴雨）到水流匯至流域出口斷面的整個動態物理過程錯綜複雜。徑流形成過程及其各部分的關係，可用框圖表示。一部分雨水以徑流的形式彙集到流域出口，另一部分經由蒸散發返回大氣，通常把不轉化為徑流的那一部分雨水稱為損失。一次降雨過程的總雨量扣去損失就得徑流量，也成淨雨量。淨雨向流域出口斷面的彙集過程，則稱流域匯流。

降雨徑流預報一般分兩個階段處理：（1）產流量預報，推求流域內一次降水產生的徑流量。（2）流域匯流預報，推求徑流量在流域出口斷面處的時程分配過程。

20世紀30年代初，R.E.霍頓建立的下滲理論和L.R.K.謝爾曼提出的單位線原理，為把降雨徑流過程分為兩個階段進行預報奠定了基礎。由此發展了各種預報方法，如產流量預報中的降雨徑流相關法、初損後損法、下滲曲線法、以及流域匯流預報中的經驗單位線、瞬時單位線、綜合單位線和地貌單位線、瞬時單位線、綜合單位線和地貌單位線等方法。不少複雜的流域水文模型也是這些概念為基礎逐步發展形成的。

可以分為氣象因素和下墊面因素兩類。

氣象因素主要是降雨強度、歷時及時空分佈，温度、濕度、風等；下墊面因素包括前期土壤含水情況、土壤類型、植被、土地利用、地形、流域形狀、河槽特徵、湖泊度等。對於一個具體流域，下墊面因素除土壤含水情況外都比較固定，它們的影響綜合體現在流域單位線形狀上，在某些情況下，雨強及降雨空間分佈的不均勻性對單位線有顯著的影響，故實際工作中常以雨強為指標或按暴雨中心位置將單位線分型。氣象因素及前期土壤含水情況、植被等具有明顯的時變特性，在不同程度上對降雨產流起着制約作用。20世紀50年代廣為使用的降雨徑流合軸相關圖，就是結合流域具體情況，通過一定成因分析，挑選主要影響因素作為參數而建立的統計相關關係。其中流域前期土壤含水情況，難以用數學方程準確地定量描述，常用前期影響雨量間接表達 ^[1]  。

黑箱模型。將降雨作為流域系統的輸入，則徑流就是該系統的輸出，由此建立是降雨-徑流關係就是最簡單的一種流域水文模型，這類模型通常又稱黑箱模型或經驗型模型。這類模型採用系統分析方法得到的降雨-徑流關係僅僅是對流域系統過去輸入和輸出的一種幅值，缺乏對水文過程的描述。因此，這類模型不能處理流域系統中的變化因素，也就無法預測水文條件變化帶來的影響，例如城市化，氣候變化等對流域徑流的影響。如年徑流經驗模型，小流域洪水經驗模型。

概念性水文模型，在流域水文模型中考慮關鍵水文過程，採用一系列理想化的水文過來簡化實際流域系統中的複雜水文過程，這類模型考慮了流域的產匯流機制，定量計算了流域地表徑流、壤中流、地下徑流以及坡面匯流和河網匯流等，模型參數大多具有明確的物理意義。如水箱模型，新安江模型。

分佈式水文模型，這類模型基於對流域水文過程的機理，採用水動力學方程來描述主要水文過程，基於地理信息系統，採用分佈式的模型結果來描述流域下墊麪條件和降水的空間分佈。如SWAT模型，GBHM模型 ^[2]  。