“流域坡面能量水量耦合机理及分布式流域水文模型研究”项目 顺利通过结题审查

2019年12月14日~15日，国家自然科学基金委员会水利科学与海洋工程学科重点项目等2019年交流与评审会在北京召开。课题组张行南教授出席评审会并作结题报告。专家组评阅了《资助项目计划书》、《中期检查报告》、《资助项目结题报告》，听取了项目组的结题汇报和答辩。经过会议讨论，认为项目组全面完成了《项目申请书》及《资助项目计划书》中的所有预定研究内容，部分内容有所拓展；项目研究工作与研究成果达到国际领先水平；项目资助经费使用合理，严格按照国家自然科学基金资助项目资金管理办法执行，拨款经费与使用经费基本平衡；一致同意通过结题审查。

附：项目简介

一、本项目完成了以下七项研究工作：

1.收集了水文、气象、地理、遥感等众多数据，对数据的可用性进行了研究，提出了流域坡面特征和能量特征的辨识方法及指标体系，构建了项目数据库，为本项目研究，以及后续研究奠定了坚实的数据基础；

2.研究了流域坡面能量的动态平衡过程，提出了参数化方案；

3.在能量平衡研究基础上完成了基于能量平衡的流域蒸散发量模拟分布式热动力模型构建；

4.基于分层Richards方程完成了强约束包气带水分运动及产流模拟模型构建；

5.基于本项目的蒸散发和产流模拟方法，与分布式新安江模型产流结构耦合，完成了水量能量严格耦合平衡的分布式水文模型构建；

6.在不同空间尺度上完成完成了模型的实证研究；

7.给出了研究区若干模型参数的空间分布图。

二、本项目取得了三项创新性研究成果：

1.流域坡面能量过程的时空分布解析

依据下垫面特征以及日-地间的几何关系构，建了流域坡面太阳入射辐射插值模型，给出了直接辐射、散射辐射以及反射辐射在流域复杂下垫面条件下的空间分布规律，进而解析了流域坡面尺度上不同季节、不同地形及植被条件下水量与能量时空变化规律。

2.分布式流域蒸散发模拟热动力模型

考虑下垫面地形及植被的非均一性，提出了完整的流域坡面陆气界面能量平衡的参数化方案，以及基于代表性平衡态地表温度的能量平衡求解算法。在此基础上实现了基于能量平衡的流域分布式多源蒸散发模型，模型模拟的地表平衡态温度为模型率定及验证提供了新的约束变量。

3.水量能量耦合平衡的分布式流域水文模型

以潜热通量与蒸散发量为桥梁，以土壤含水量为核心变量，提出了流域蒸散发量模拟分布式热动力模型与新安江模型的强约束产流结构在网格计算单元上的完全耦合模拟方法，实现水量平衡与能量平衡的真实耦合，构建了基于水量能量耦合平衡的分布式新安江模型 (XAJ-EB)。

三、本项目的学术意义如下：

1.通过流域坡面水量和能量过程理论和实验研究，加深和完善了对流域蒸散发和产流机制的理解；

2.水量能量耦合平衡方程的构建和求解、包气带强约束条件下产流计算方法，提高了分布式流域水文模型的构建水平，推动了分布式模型的发展。