摘要：目前，在描述水流空间分布过程中，科学、准确的使用水文对象间的拓扑关系的极为重要的因素。而水文网络模型开展的重点是选择适应的计算方式，创建要素间的拓扑关系。文章主要通过分析流域水文网络的空间地理特征和拓扑关系，对分布式流于水文模拟中水文网络模型的使用进行了深入研究。
关键词：水文网络模型；水文模拟；分布式流域
引言：现如今，较为成熟的水文网络模型为Arc Hydro数据模型，主要是美国环境系统研究所研发出了一种水文地理空间数据和时间序列数据模型，用于GIS环境中。其主要是管理一些水文地理空间信息和时间信息的标准化格式，有利于对复杂水文系统进行系统、良好的模拟和分析。
1水文地理特征
河道、富水区、河口和河段是水文循环模拟研究的重要水文地理特点，一般在GIS中将其叫作水文对象。地理信息系统水文数据模型提取水文对象的根本空间形态实施抽象处理。水文网络模型中，根据水文结点对水文地理取水点、测量站、进水点、端口等实施处理，沟渠、河流、海岸线、城市边界线等根据水文边线完成处理，而湖泊、岛屿、集水区以及区域属性的流域根据水文区域开展处理工作。在GIS数据库中，水文对象标识符以及代码是其极为基础的两个属性，在此其中，整数表示水文对象标识符，字符串表示代码，两者的编码在GIS数据库中具有唯一性，因此可以对所有水文对象实施划分与表征。上下游流向的关系通常是由不一样的地理参数的时空分布结构确定的。
2流域水文网络
流域水文网主要表示由流域内的水文边缘以及节点组合而成的几何网络，它是地理信息世界中对实际河网的标准化描述。有必要注意的是，在相同的地理坐标中，不可能出现两个或以上的水文结点。自然流域下的水文网络示意图如图1所示。下文在Arc水文数据模型N-11基础上，分析了流域水文网络结构。在建立流域水文网络的过程中，明确流域尺度上水流流向是其重要内容与根本部分。一方面，应对水文结点排水口进行明确，能够流出水流的结点即为排水口。另一方面，所有水文变现对象都会被分配一个流向，以便水能够沿水文边线流向下游的排水口。所以，在大部分时候，按照“水往低处流”的原理，计算机程序能够对流向进行分析与明确。
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图1 流域水文网络示意图
在流域产流时，面积具有重要作用。其主要为水文结点与变现类缺少的一种属性，却是水文区域类(或对象)中的重要属性。而水体和流域的面积则为最重要的两种面积。为创建某些水文区域类的对象和水文网络之间的联系，水文区域类定义了一个水文节点标识符属性。构建水体、水文网络联系的过程中，最便利的方法是创建水体与下游出水口水文结点之间的联系。与此相同，通过将流域出口水文节点的HydroID属性赋值给予流域对象的JunctionID属性，创建流域面积和网络连接。“HydroID-to- junctionid”关系可以用来构建各种其他物体与水文网络之间的连接。为在河流网络系统中明确对象，在水文结点与边线中共同设置LengthDown的属性，表示结点和边线中某点到下游出口点的流程距离。对同流程中的两个点，它们之间的距离即为LengthDown属性值的差值。
3水文网络的拓扑联系
对水文对象进行抽象后点、线、面等形状的联系、相交、相邻则为拓扑关系，水文网络在考虑流域河网水系结构的过程中往往是会用子流域和结点间的上下游关系、子流域与水文结点对应关系这两种拓扑联系。而拓扑关系往往是按照流域尺度上的流向分布进行确定的，如表1。
表1 水文结点间的拓扑关系
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一般情况下水文结点可分为以下两种：（1）在水系上游，代表各支流/干流源的水文结点，利用NType =1来表示，这种水文结点对应的为子流域管理，通常把子流域的水文属性值根据相关的原则以及流过程曲线给予连接-ID属性值，如图2；（2）为各子流域出口结点，利用NType=2进行表示，这些水文结点和子流域的联系通常是把各个子流域出口结点的水文属性值根据上下游的水文关系，将其划分成子流域的结合点。通过连接上下游关系的水文节点，可以形成河段，构建水文结点间的关系通常是把下游结点的HydroID属性值给予上游水文节点的NestDownID属性，如表3。
表2 NType=1
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4分布式流域水文模拟
在创建分布式水文模型的过程中，数字高程模型是主要根基。在研究流域面积较小时，往往将光栅当成计算单位；而研究面积较大的时候，通常将子流域当成计算单位。各个子流域降水-径流的联系与在水文网拓扑关系基础上的河网流量计算是是开展分布式流域水文模型模拟分析的重要内容。子流域降雨与径流关系的模型分析，其模型种类具有多样化特点，如新安江模型、Top-Model模型等。把各个子流域的地理空间属性给予最佳的参数值，并储存在同一个表中，是分布式流于水文模型中计算降雨-径流的关键因素。然而，各河段的汇流演算可以构成河网的汇流计算，一般情况下，可以使用马斯京根法在每个河段上游结点流入过程I(t)计算出下游结点的出流过程О(t)，并且在使用马斯京根计算方式时，所有河段中都拥有三个计算系数和他相对应，如表4所展现的各河段的马斯京根系数。
表4 各河段马斯京根系数演算系数
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。在一些多条河流同时汇合的水文结点上，它们也是多条河流的下游出口，叠加计算通常是在线性系统理论的假设中开展的，多个河段的独立计算流量和就是结点的汇合流量。
结论：水文网络模型通常是在地理信息处理技术的基础上，对研究流域中不同的水文目标实施抽象，时期拥有相应的作用属性值，并使用各对象间的拓扑关系开展流域水文网络的具体的分析与叙说。
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