【Hydro】部分国产水文水动力模型介绍

说明

主要简介大连理工大学HydroInfo水力信息系统、水科院洪水分析软件IFMS、珠科院HydroMPM模型、西理工GAST模型、中大流溪河模型、贵仁模型云等国产模型~

一、HydroInfo水力信息系统

HydroInfo是由大连理工大学开发的计算复杂水流与输运问题的大型数值模拟软件。在理论研究，算法分析与工程应用的过程中，HydroInfo进行了大量的解析数值验证、试验室测量数据验证与原型观测数据验证，广泛的实际工程应用显示了该模型的可靠性、稳定性与并行计算的高效性。HydroInfo配备了方便灵活的前后处理功能及与其他工具软件的数据接口，便于用户的数据准备，及丰富的数据提取与动画展示。

1、计算模块

HydroInfo采用有限体积法立三求解水流与与输运方程，大量的算例验证对比与工程应用表明，该软件具备模拟结果正确可靠，使用方便，计算效率高等特点。HYDROINFO目前包括以下几个计算模型：

1.1 流域河网与管网模型

(1) 流域河网模型：适用于流域复杂河网的水流泥沙运动的高效计算。流域模型可包括库群、河网、闸堰、分布入流与集中入流。

(2) 管网模型：适用于有压与无压管网的计算。包括了水击及明满流过渡的模拟。

(3) 水面线计算：适用于恒定流问题的水面线计算。结合了遗传算法可以对河道糙率进行自动率定。

1.2 二维水流泥沙波浪模型

(1) 平面二维水流泥沙：适用于河流、湖泊、河口于海岸的水流、泥沙与污染物扩散的计算模拟。采用非结构化网格下的有限体积离散，包括显示与隐式时间推进，亚格子与代数紊流模型。结合了高分辨率重构，可模拟溃坝、淹没与露摊等复杂流动问题。

(2) 波浪缓坡模型：采用缓坡方程计算波浪的传播变形与绕射反射。

(3) 波能输运模型：适用大范围的风浪传播模拟，计算分析折射与绕射导致的风浪波高波向的变化。

1.3 三维自由水面流动模型

(1) 三维自由水面模拟：采用分层Euler-Lagrangian计算模式建立了平面上非结构化网格，垂向分层动网格的三维自由水面模型计算模型。模型包括静水压强与动水压强两种计算模式，其中三维动水压强模型可模拟粘性流体下的波浪传播与变形。

(2) 潮流波浪模拟：采用潮流场与波浪场相互作用模型，适用于大尺度问题。

1.4 多维耦合问题

(1) 河网与平面二维浅水耦合：河网与二维浅水连接计算模型可以提高大尺度流动的计算效率。对于资料缺乏流域可采用一维河网模型，而对地形资料详细且比较关系的区域可采用二维模型。河网与二维浅水连接的分配耦合模型可提高河口及溃堤等复杂水流泥沙问题的计算模拟效率。

(2) 多维模型耦合：多维模型耦合方式的目的是保证计算分析的精度与空间分辨率的前提下，提高计算效率。当采用河网与平面二维浅水及三维自由水面模拟耦合时，重点关心的区域或流态负责区域采用三维模拟，次要区域在水深方向只采用一个分层退化为平面二维问题。

1.5 泥沙与输运问题

(1) 水流泥沙问题在水库泥沙淤积、河道演变、河口海岸演变等方面具有重要意义。泥沙模型可考虑推移质，悬移质或全沙模型。由于泥沙冲淤导致地形的改变，因此泥沙模型与水流模型是耦合的。

(2) 与水流相关或同水流一同运动输运过程可能包括：温度场、盐度场或COD与BOD等环境水流污染物。

1.6 波浪传播问题

(1) 近岸波浪传播过程中折射、绕射、反射对港口等沿岸工程具有重大影响。波从深海传入沿岸地区，波浪要素在传播过程中，及其于潮流场与海工建筑物的相互常常是设计中首先需要考虑的问题。

(2) 本系统主要包含二个波浪模型，一个是缓坡方程（Mild Slope）模型，另一个是波能输运模型。其中波能输运模型可以高效地应用于大区域波浪的计算分析。

1.7 流动与输运模型

(1) 流动与自由表面问题(VOF)：包括二维与三维，恒定流与非恒定流，可压流与不可压流。可以应用VOF方法模拟自由水面问题，并包含了传热与自然对流、相变（结冰与融化）等专门问题。

(2) 流动与传热问题：处理传热，相变与多相流问题

(3) 可压缩流：考虑高速运动气体的压缩性。

1.8 渗流与稳定模型

(1) 渗流分析：分析地下水的水头分布与浸润线。

(2) 滑弧稳定分析：分析坝体的稳定性，计算安全系数。

(3) 静力有限元分析：分析坝体内的应力与应变分布，计算坝体的剪应力水平，判断坝的稳定性及可能的失稳面，为动力分析中的动模量的计算提供基本数据。

(4) 动力反映分析：分析坝体的地震动力反应，计算在输入地震波作用下，坝体的应力，变形及加速度放大因子，及可能的液化区。

1.9 城市雨洪与降雨径流模型

(1) 城市雨洪动力学模型：采用平面二维浅水方程模拟坡面径流，水动力学一维模型计算管网与河网，耦合降雨、蒸发与地下非饱和渗流，对环境水循环的全过程进行动力学模拟计算，并提供多种简化选项。

(2) 地下水渗流：采用地下水模型计算地下水渗流过程。

(3) 降雨径流模型：采用水文模型或神经网络分析预报径流过程。

2、基于云的水动力水质信息系统

HydroInfo建立基于云的水动力计算系统，为使用者提供远程计算服务。用户只需要使用浏览器就能够完成复杂的水动力学自动化建模以及计算模拟，省去了繁琐的软件安装过程。此外，将模型以及计算结果集成到WebGIS平台，实现无插件、GPU硬件加速、空间多维度展示水动力计算结果，为决策制定者提供科学依据。

在服务器端，水动力学模型HydroInfo提供计算服务，是整个系统的核心，包括离散方法、数值模型、文件系统、数据库引擎等部分。数据库提供整个系统的数据支持，包括图形、建模、计算、水文数据等；在浏览器端，主要有两部分：建模部分以及流场展示部分。主要功能为数值模型建模、参数设置、模拟结果统计查询以及流场的展示等；Ajax 技术用于在浏览器与Web 服务器之间使用异步数据传输（HTTP 请求），这样可在不重新加载页面的情况下与Web 服务器交换数据，即不需要刷新整个页面，就可以产生局部刷新的效果。

由于基于云的水动力计算系统的整个用户体验都是基于网络的，因此前端设计对于平台整体的可用性具有关键的作用。现在的前端框架允许以组织良好和高效的方式来管理大型项目，采用了功能强大的前端框架VUE。本系统涉及到强交互的网络内容，包括表单、表格、图形等，是VUE项目的典型应用场景。同时采用VUE框架大大提高了源代码的可维护性。

二、洪水分析软件IFMS

1、一维河网模型

1.1 一维河网

对如图所示的河道，以首节点水位和末节点水位为自由变量，采用三系数追赶法消去中间断面的水位和流量，最后得到首、末断面的流量与首、末节点水位关系的两个方程，即首、末断面流量表示成首、末节点水位的线性关系。
这两个方程形式如下：

其中：Z(I )为首节点水位，Z( J )为末节点水位，即首、末断面流量表达为首、末节点水位的线性组合。
依次由后向前把本断面流量表达成本断面水位和末节点水位的线性函数，同理从第一河段开始，设法把断面流量表达成本断面水位和首节点水位的线性函数。对同一断面的流量联立求解Zi，Qi

1.2 联系要素

该特征单元为汇流型单元，主要包括闸、坝、水库、行蓄洪区口门等水工建筑物。

1.3 零维调蓄与节点方程

在河网一维水流计算中，节点实际上有一个基本假定：与河节点相通的河道断面水位是相等的。即节点水面是平的，不考虑其中的水头差。河道节点水量平衡式为：

1.4 全流域河网耦合

一维河网、联系及零维之间的耦合，实际上是各单元交界面上的水量交换问题。反映水流运动的一个重要参数是水位，水位的高低可以直观地反映水流运行的情况水位知道后，相应的流量等其它水力要素均相应计算出来。河网、联系及零维调蓄的节点的水量平衡方程均相同，因此可将河网节点及零维调蓄单元的节点统称之为水位节点，其相应的水量平衡方程称为节点水位方程，将边界条件代入到相应的节点水位方程中可以得到节点水位线性完备的代数方程组，对节点水位方程采用直接或迭代解法解出所有节点的水位过程，然后回代求解出河道断面水位流量等水力要素。从中可看出建立节点水位方程是耦合模型的关键，节点水位求出后所有面上其它水力要素就很快解出。

2、二维浅水模型

本系统的二维洪水模拟模型系统采用Godunov算法进行数值计算，其中Riemann问题采用Roe格式的近似Riemann解进行计算，底坡源项采用特征分级离散，保证模型的守恒性，阻力源项采用隐式离散提高模型的稳定性，采用MUSCL空间重构和预测矫正法使得模型具有时间和空间二阶精度。
洪水演进的计算区域复杂，可能具有各种涉水构筑物，构筑物及其周边的水流不再符合浅水流动，因而无法采用浅水模型进行模拟计算，通常称其为内部边界条件。二维洪水模型对于内部边界条件的处理是其计算难点之一。涉水构筑物的过水能力多进行过大量的研究，通常具有一些成熟的理论或经验公式，本系统结合经验公式和模型的数值解法，通过通量概化计算方法，给出连接涉水构筑物的计算网格边的通量，该通量计算方法既能够保证模型的和谐稳定性，又能够精确计算通过建筑的流量通量和近似计算动量通量。

干湿界面的处理：
在进行非恒定浅水模拟时，由于水位的变化使得其计算的区域也在不断的改变。为了能准确的模拟这种动边界问题，处理的方法主要有两类，一类为变网格法；另一类为固定网格法。变网格法处理非常复杂，计算量大，因而采用的较少。采用固定网格处理动边界的方法有多种，常用处理方法有“窄缝”法、“冻结”法及“最小水深”假设等方法。这里介绍较为常用的限制水深的方法处理动边界问题。
限制水深法处理动边界时，把网格分为干、湿和半干三类，

• 干网格：在n时刻，若网格水深h
• 半干网格：在n时刻，若网格水深htoll
• 湿网格：在N时刻，网格水深h>htol2。

注：htol1为二维控制参数中的干湿阈值，htol2由系统内部给定，默认为5倍的htoll。

3、城市管网模型

3.1 产流模型

IFMS URBAN 在计算地表产流量时，首先需要将计算区域划分成若干个子汇水区（排水区），将每个子汇水区概化成如图所示的一个概念模型。

每一个子流域被概化为一个非线性蓄水池，其入流项有降水和来自上游子流域的流出量；流出项包括蒸散发、下渗和出流量。蓄水池的容量为最大洼地蓄水量，蓄水池中的水深由子流域的水量平衡计算得出，并且随着时间不断更新。只有当蓄水池水深超过最大洼地蓄水量时地表出流才会发生，其大小通过曼宁公式计算得出：

地表产流是指降雨经过损失变成净雨的过程。每个子流域产流由 3 部分组成：透水面积上的产流不仅要扣除洼蓄量，还要扣除下渗和蒸散发引起的初损；有洼蓄不透水面积上的产流等于其降雨量减去蒸散发和洼蓄量；无洼蓄不透水面积上的产流等于其降雨量减去蒸发损失。三种类型地表单独进行产流计算，子流域出流量等于三个部分出流量之和。

• 无洼蓄不透水地表上的降雨损失主要为蒸发，产流量表示为：
  
• 有洼蓄不透水地表上的降雨损失主要为填洼和蒸发，产流量表示为：
  
• 透水地表的降雨损失主要包括洼蓄和下渗，产流量表示为：
  
  模型提供了三种计算入渗量的方法供用户选择，即霍顿(Horton)模型、格林-安普特(Green-Ampt)模型、径流曲线数法(Curve Number Method)。三种模型描述的入渗机理各不相同，霍顿模型主要描述下渗率随降雨时间变化的关系，不反映土壤饱和带与不饱和带的下垫面情况，参数少，适用于小流域。格林-安普特模型则假设土壤层中存在急剧变化的土壤干湿界面，充分的降雨下渗将使下垫面经历不饱和到饱和的变化过程，对土壤资料要求高。径流曲线数法根据反映流域特征的综合参数CN进行入渗计算，反映的是流域下垫面情况和前期土壤含水量状况对降雨产流的影响，而并不反映降雨过程(降雨强度)对产流的影响，适合于大流域的产流计算。

3.2 一维管网模型

城市的排水系统由入水口(水篦子)、地下排水管网和管网出口处的排水泵站、河道等组成。一维模型提供三种方法用于管渠的汇流计算，即恒定流法、运动波法和动力波法。恒定流法假定在每一个计算时段流动都是恒定、均匀的，是最简单的汇流计算方法。运动波法可以模拟管渠中水流的空间和时间变化，但是仍然不能考虑回水、入口及出口损失、逆流和有压流动。动力波法按照求解完整的圣维南方程组来进行汇流计算，是最准确同时也是最复杂的方法。模型建立时，对于连接管渠写出连续性和动量平衡方程，对于节点写出水量平衡方程。动力波法可以模拟管渠的蓄变、回水、逆流和有压流动等复杂流
态。

4、模型耦合

4.1、一二维耦合

一二维模型在水平方向的耦合连接,即地表一二维模型耦合,主要是针对 河道与地面的水流交换问题.如图所示,根据水流交换方式的不同,地表 一二维耦合可以分为两种连接：侧向连接和正向连接.侧向连接是指水流从河 道两岸流向二维区域或者从二维模型计算区域经由两岸流入河道,而正向连接 则通常是指水流通过河道两端与二维计算区域进行水流交换.两种水流交换方 式中,由于一维模型处理的水流和二维模型处理的水流的方向具有明显的差 异,侧向连接时二维区域中水流方向在连接处一般与河道中水流形成一定的夹 角,且不涉及河道边界条件问题,而正向连接时二维区域中水流方向与河道中 水流方向在连接处通常是一致的,涉及到河道上游或者下游的边界条件问题, 因而两种不同的连接方式通常需要采取不同的连接策略和计算方法.

常用的水平连接计算方法包括堰流公式法,水量平衡法,黎曼问题法,互相提供边界法等.堰流公式法采用堰流公式计算交换流量,具有形式简单的优 点,水量平衡法通过流入流出耦合区域的水量平衡关系来迭代求解耦合区域的 水位,能够保证耦合区域水量守恒,黎曼问题法通过构建一维黎曼问题来求解 数值通量,优势是可以较为方便地计算动量交换,互相提供边界法采用一二维 模型互为对方提供边界条件的思想,方法的优点是无需额外的计算,比较容易 实现,一般用来计算水平连接中的正向连接.本软件采用较为简单,使用最为 广泛的堰流公式法来计算侧向连接的水流交换问题,正向连接则采用互为提供边界条件的方式。

4.2、城市地表地下一二维模型耦合算法

三、HydroMPM模型

1、模型介绍

2016年度自立项目HydroMPM系统开发与集成完成的洪水分析模拟软件等成果经权威专家鉴定整体达到国际领先水平，HydroMPM_FloodRisk入选国家防总《全国重点地区洪水风险图编制项目可选软件名录》。成果应用项目100余项，累计合同额达4亿元，并获2019年中国大坝工程学会科技进步奖一等奖。
“HydroMPM模型云平台”是珠科院基于前沿云应用理念和新型云建模技术独立自主研发的纯国产化建模平台。云平台基于B/S架构研发，内置了HydroMPM数学模型引擎，实现了一维、二维、一二维耦合水动力模型的构建、计算方案配置及成果可视化展示，形成了标准化、一体化的业务操作流程。依托动态网页交互技术，云平台在功能架构上综合实现了水动力建模业务的云建模、云计算、云展示与云存储功能，具有高速、高稳、高效、高集成的特点，将以“四高”支撑水旱灾害防御“四预”业务。HydroMPM模型引擎内核结合CPU-GPU高速并行计算技术，可见模型计算效率可提高至30倍，有力支撑实时预报预演，且具有模型计算不发散、任意初始场可计算收敛稳定的特点，确保了预报预演业务的稳定运行。云平台建模较传统建模方法效率提高50%以上，可基于网页随时随地协作建模，模型更新无需重复集成发布，进而依托云服务实现了模型在“四预”业务系统中的自动发布与集成。

HydroMPM包括一维 (HydroMPM1D )、二维 (HydroMPM2D ) 和一维 二维耦合 (HydroMPM12D ) 等。 HydroMPM2D 二维水动力及其伴生过程耦合数学模型 ，包括以下数学模型 ：
1） HydroMPM2D _ FLOW(二维浅水流动数学模型 )。
2） HydroMPM2D _ SWAN(二维波流耦合数学模型 )。
3） HydroMPM2D _ ECOLOGY(二维水生态多过程耦合数学模型 )。
4） HydroMPM2D _ SED[水 (潮) 流 盐度 波浪 泥沙耦合数学模型 ]
5）HydroMPM2D _ GPU(并行计算模型 )。选取 OpenACC 并行编程模式 ，实 现了二维水动力及其伴生过程耦合数学模型的 CPU GPU异构并行计算 ，显著提高 了模型计算效率 。

2、 珠江流域水旱灾害防御“四预”平台

珠江流域水旱灾害防御“四御”平台已经集成和调用的水利专业模型主要包括水文模型、水动力模型（重点河段淹没模型）、咸潮模型、水库群调度模型四类。珠江水利科学研究院研发了通用性的一二维水动力模型HydroMPM，以及具有珠江流域特色的风暴潮模型、咸潮模型及水库群调度模型。这些模型在珠江流域水旱灾害防御工作中具有较好的应用前景，其中部分模型已经应用于珠江流域水旱灾害防御“四预”系统。

3、西枝江流域实时洪水预报系统

“西枝江流域实时洪水预报系统”以西枝江流域为研究区域，以“数字化场景、智慧化模拟、精准化决策”为目 标，充分结合人工智能、大数据、倾斜摄影建模等新一代信息技术，以水文、水动力、调度多学科数值模型为支撑，为 流域防洪奠定了智慧化的先行示范基础。
在西枝江洪水实时调度系统建设中，通过水文机理模型和深度学习模型相结合，提出串、并联耦合的洪水实时预报技术，降低模型选择不当带来的决策失误风险。通过对降雨径流模型、洪水演进模型及水库调度模型的无缝耦合，并建成系统平台，实现预报调度一体化及业务化。
结合西枝江流域洪水特点，基于新安江模型、TOPMODEL模型、基于地形指数的分布式水文模型、人工智能预报模型、一二维水动力模型提出多模型耦合的洪水实时预报技术，实现了流域洪水预报预警及洪灾预演模拟，为数字孪生西枝江防洪模型平台的建设奠定了基础。
上、下游边界：水库下泄流量、岭下站流量、博罗站水位为实测值，部分河道区间流量过程为水文预报模型计算结果。水动力模型中增加内边界，耦合流域中的水利枢纽调度模型（按控制水位运行）。

四、GAST模型

GAST模型(GPU Accelerated Surface Water Flow and Transport Model)是西安理工大学与英国纽卡斯尔大学联合开发的一款基于GPU加速的地表二维水动力模型。模型主要包含四个模块：地表水文水动力模块、地表污染物及泥沙输移过程模块、管网汇水模块和LID低影响开发效果模拟模块。其中地表水文水动力模块可高效、精准模拟地表产流、地表汇流、地表漫流、洪水演进等复杂的水流状态；地表污染物及泥沙输移模块主要可模拟城市及农业面源污染过程、点源污染泄露对流扩散过程、河道泥沙运移过程和坡面侵蚀等过程；管网汇水模块采用扩散波法模拟城市地下管网排水过程；LID低影响开发效果模拟模块，采用Green-Ampt下渗法模拟海绵设施的非恒定流下渗过程，并耦合调蓄模型稳健模拟海绵设施建设效果。

GAST模型采用动力波法，求解完整的圣维南方程组，准确模拟地表径流、漫流的各种流态；通过运用Godunov类型的有限体积法，很稳健地解决不连续问题，并可严格保持物质守恒；针对高分辨率水动力模拟中的计算单元多、时间步长短、计算效率低的问题，模型实现GPU加速技术，进行大规模并行计算来提高计算效率。GPU内数以千计更小、更节能的算数逻辑单元专为提供强劲的并行性能而设计，而显式有限体积法是一种具有天生并行特性的格式，非常适合GPU并行计算，有利于开展大范围高分辨率模拟工作。GAST模型采用GPU并行计算技术，有效地进行大规模的模拟计算，极大地提高了模型的计算性能。
GAST模型和HiPIMS 模型存在一定的发展关系，可以通过HiPIMS 模型进一步了解GAST模型。下图为HiPIMS和集成建模组件的简短发展历史。

1、HiPIMS 模型

HiPIMS （High-Performance Integrated hydrodynamic Modelling System，高性能集成水动力模拟系统）是一种采用多GPU加速的流体动力学模型。HiPIMS-CUDA是一个开源的洪水模型套件，由拉夫堡大学的梁秋华教授和他的团队开发和维护。HiPIMS-CUDA使用最先进的数值方案（Godunov型有限体积）来求解洪水模拟的2D浅水方程。为了支持高分辨率洪水模拟，HiPIMS-CUDA使用CUDA/C++语言在多个GPU（图形处理单元）上实现，以实现高性能计算。该模型可实现对由降雨表面径流和雨水淹没导致的城市范围尺度的洪水动力学全过程进行实时、高精度的预测分析。同时，该模型可进一步用来模拟由降雨导致的多重灾害，包括滑坡和泥石流。

梁秋华教授于1997年毕业于大连理工大学土木工程系获本科学位，2005年获英国牛津大学计算水力学博士学位。2006年3月进入英国纽卡斯尔大学任终身讲师，随后分别于2011年、2013年晋升为高级讲师、教授。2018年6月加盟英国拉夫堡大学，担任水工程专业讲席教授，并创建水环境模拟实验室(Hydro-Environmantal Modelling Laboratory，简称HEMLab)。梁秋华教授在高性能计算水力学算法和模型开发、及其在洪水和其它自然灾害的预报预警和风险管理中的应用的研究广受国际认可。通过国际项目和合作，自主研发的模型已在英国、中国、日本以及其它多个南亚/东南亚和非洲国家(如尼泊尔、越南、印度、孟加拉等)得到广泛应用。

HiPIMS 模型目前在GitHub上开源，并提供Python API，用于HiPIMS 模拟和数据处理。

2、GPU加速计算

GAST模型采用C++语言编写程序在CPU端进行数据读写，并控制整体计算进程；利用CUDA函数将各相应变量复制到GPU端后，在GPU端调用核函数高速并行计算浅水方程的各项，并在时间上不断向前推进，待计算完毕后将结果复制到CPU端输出，完成整体模拟进程。

3、GAST-SWMM耦合

地表二维模型与管网一维模型需要实现双向实时动态交互，不仅需要在时间上实现统一推进，而且需要在空间上将管网系统的节点与地表网格一一对应。

GAST-SWMM模型耦合步骤

• 第一步，调用swmm_open()函数打开SWMM管网工程项目(.inp文件),并检查数据；
• 第二步，通过新增的swmmNodeAndPipeNum)函数、swmm_Nodesdata()函数以及swmm_NodesxyO函数分别提取节点管道数量、节点属性和节点xy坐标，构建地表二维网格与管网节点之间的拓扑关系；
• 第三步，调用swmm_start()函数启动SWMM计算引擎开始计算，并通过Get_swmm_Node_Depth()函数提取节点水位；
• 第四步，判断SWMM节点水位与地表网格水位关系，通过Surface_Inflow_Node_CPU)函数计算节点溢流或者入流量；
• 第五步，将计算出的溢流或入流水量通过Set_swmm_Node_flow_Input)函数与Cell_Node_update_CPU0函数，分别返回给GAST模型和SWMM模型，并使用swmm_stepcouple()函数推进SWMM下一个时间步长的计算；
• 第六步，程序全部运行结束后，调用swmm_endO函数、swmm_report()函数、swmm_close()函数结束模拟，进行SWMM模拟结果保存并释放空间；
• 第七步，释放模型耦合所建立的中间变量内存。
  

五、 流溪河模型

1、模型介绍

流溪河模型包括流域划分、蒸散发计算、 产流计算、汇流计算、参数确定和模拟计算六个相互独立的部分。

• 流域划分子模型：收集各类流域特性数据，包括数字高程模型、土地利用类型和土壤类型等 ；在此基础上，将一个研究流域按 DEM 划分成多个单元流域，并确定各个单元流域上的物理特性数据；根据现有的流域降雨数据，估算各个单元流域上的降雨量。
• 蒸散发计算子模型：根据单元流域上的降雨量及土壤前期湿润指标，计算确定 各个单元流域上的蒸散发量。
• 产流计算子模型：根据单元流域上的降雨量和蒸散发量，计算确定各个单元流 域上的产流量，并将其划分成地表径流、壤中流和地下径流。
• 流域汇流子模型中有五种汇流类型：边坡汇流，发生在边坡单元上的地表径流汇流，采用运动波法进行计算；河道汇流 ，采用扩散波法进行计算；水库汇流，采用平移方法进行汇流计算;壤中流汇流，采用达西公式直接进行汇流计算；地下径流汇流，采用线性水库法进行汇流计算。
• 参数确定子模型：根据相应的方法，确定各个单元上的模型参数。
  模拟计算子模型：根据确定的模型参数，对一场洪水，根据降雨量的大小，进行 洪水过程的模拟计算，并对计算结果进行统计分析。

2、流溪河模型应用

流溪河流域属于受水利工程影响的典型流域，建成了以流溪河水库和黄龙带水库为龙头，包括大坳等 9 个拦河坝为骨干的防洪体系。9个拦河坝主要功能是提高坝址处的水位，在进行流域洪水预报及河道洪水演进计算时，可不考虑这些拦网坝工程对洪水径流量的调蓄作用，但由于拦河坝抬高了坝址以上水头，其对洪水演进的速度是有影响的，这方面的影响应该在洪水预报或洪水演进计算模型中予以考虑。
流溪河模型成功应用于流溪河水库流域、小型少资料的黄龙带水库流域、整体流溪河流域。

六、贵仁模型云

1、 模型介绍

• 一维模型（包括水动力、水质）：采用有限差分法求解圣维南方程组以及一维对流扩散方程，可用于单一河道或复杂河网的水动力水质模拟；可处理恒定流及非恒定流；提供了水位、流量、水位-流量关系型、自由出流、水闸、水堰等边界类型；可考虑区间入流或点源排污；可模拟水闸、水堰、水泵的作用以及其调度过程；可实时输出监测断面的水位、流量等计算结果；可冷启动或热启动；可自定义模型输出方式。
• 二维模型（包括水动力、水质）：采用三角形网格，可用于具有任意地形和边界的区域的水动力水质模拟；可概化堤防、公路等线状阻水结构；可处理恒定流及非恒定流；可模拟水闸、水堰、水泵的作用以及其调度过程；提供了水位、流量、自由出流、固壁等边界类型；可考虑点源排污；可采用固定时间步长或自适应时间步长；可实时输出监测点的水位、流速等计算结果，以及监测断面的流量计算结果；可统计输出最大淹没水深、洪水到达时间等洪水风险信息；可冷启动或热启动；可自定义模型输出方式。
• 一二维耦合模型：包括“上下游型”和“侧向型”等两种模型耦合方式；可设置堤防等水工建筑物；可设置堤防溃决条件及溃口发展过程。

2、 长江防洪预报调度系统

长江防洪预报调度系统建设是国家防汛抗旱指挥系统二期工程2014年度项目，采取洪水预报系统和防洪调度系统深度融合、实现洪水预报与防洪调度一体化的思路建设。长江防洪预报调度系统是以电子地图、专用数据库、水雨情信息、防洪预报调度模型为基础支撑，成功实现了模型与系统的紧密集成，该系统是由贵仁科技研发完成。

七，其他国产水文模型（高校）

八、重点地区洪水风险图编制项目软件名录

为推进重点地区洪水风险图编制项目顺利进行，确保洪水风险图编制质量，统一成果汇集，国家防汛抗旱总指挥部办公室会同中国水利水电科学研究院和水利部水利水电规划设计总院，在优选和专家论证基础上研究确定了重点地区洪水风险图编制项目软件名录。

• 办减[2013]35号《关于公布重点地区洪水风险图编制项目软件名录的通知》，
  
• 办减[2014]38号《关于增加重点地区洪水风险图编制项目可选软件的通知》