12HSPF模型VIP专享VIP免费

第12 章 HSPF 模型 12.1 概述 HSPF（Hydrological Simulation Program-Fortran）模型，是由美国环保署（EPA）开发的一个数学模型，用于较大流域范围内自然和人工条件下，水系中水文水质过程的连续模拟。HSPF 模型自研发以来，已被广泛应用于流域水文、水质模拟研究，包括气候及土地利用变化对流域产流的影响，流域点源或非点源污染负荷确定，泥沙、营养物质、杀虫剂传输模拟以及各种流域管理措施对河流水质的影响等方面的研究。 本章主要介绍 HSPF 模型的基本原理，模型的改进，模型在径流模拟中的应用，并选择了实例对模型进行了论证，最后对模型进行了总结和展望。 12.1.1 背景资料 HSPF 模型的前身是Stanford Watershed Model (SWM)模型，包括 HSP(Hydrocomp Simulation Program)、ARM (Agricultural Runoff Management)、NPS (Nonpoint Source) 模块。1980 年 HSPF(第五版)经美国环保署水质模拟中心第一次公开发布。模型一经发布，即被认为有可能是领域内最有价值的流域水文水质模型。 HSPF 是早期三种模型的扩展和提高，这三种模型分别是： 1）美国环保署农业径流管理模型——ARM（Donigian 和Davis 1978）； 2）美国环保署非点源径流模型——NPS（Donigian 和Crawford,1979）； 3）水文模拟程序（HSP）（Hydrocomp，1977）。 在上世纪 70 年代末期，美国环保署意识到这些模型的连续模拟方法在解决许多复杂的水资源问题时有很重要的价值，因此，他们投入了大量资金来研发一个相当复杂的FORTRAN 程序，它包含了以上三种模型的功能，并进行了许多扩展，即 HSPF 模型。HSPF将 ARM 和NPS 模型综合到流域尺度框架内进行分析，选择了 HSP 中的基本的流域建模方法，将模型编码设计和结构进行发展，并且将所有的独立模型重新设计并在 FORTRAN 中进行记录，以便结果能够被更广泛的应用。HSPF 是一种综合、全面的流域水文和水质模型，能够完整地模拟陆面和土壤污染物径流过程和沉积物化学变化。 从 20 世纪 80 年代到 90 年代早期，HSPF 经历了编码和算法的提高，产生了一系列的新编码。从 1981 年开始，美国地质调查局通过互相协作，研发软件工具来促进流域模型的输入，数据存储和数据分析以及模型的输出分析，包括水文校准帮助。美国地质调查局（USGS）的产品 ANNIE，WDM 和HSPEXP 极大的推动和简化了流域模型的应用，例如， ANNIE 软件数据分析和绘图技术的发展，WDM（流域数据...