水文模型把城市区域按出水口划分 为多个汇水子区

普通而言，水文模型把城市区域按出水口划分

为多个汇水子区，每个汇水子区作为一个独立的计

算单元，运用“黑箱”或者经历的办法计算每个汇水

子区的产流和汇流过程，然后经过管网或者河道演

算到城市研讨区的出水口( 胡伟贤, 2010)。代表性

的城市水文模型主要包括SWMM(Storm Water

Management Model)(Rossman, 2010)、UCURM(Uni-

versity of Cincinnati Urban Runoff Model) (Papada-

kis et al, 1972)、ILLUDAS(Illinois Urban Drainage

Area Simulator)(Terstriep et al, 1974) 等。由于这类

模型对数据请求较低以及计算高效，在城市洪涝模

拟和规划中得到了普遍的应用( 刘俊等, 2006; 史

蕊, 2010; 黄国如等, 2011 )。但是，以SWMM模型

为例，在理论中诸多学者以为SWMM建模具有很

大的客观性，子汇水区的划分方式和汇水区之间流

经途径的不同会对模仿结果和时间过程曲线有很

大的影响( 赵冬泉等, 2008)。为了进步子汇水区划

分的客观性，减小SWMM建模的复杂性，一些学者

将天文信息系统(GIS) 与SWMM停止了耦合开发

( 史蕊, 2010; 黄国如等, 2011 ; 孟超等, 2012)。虽然

如此，快速城市化背景下城市下垫面一日千里，城

市的微地物、雨水口梗塞等极易影响水流途径，因

而很难依照经历的水文学办法得到城市各个汇水

区的产流和汇流规律。同时，为了得到更为精确的

模仿结果，研讨区域需求进一步细分，这也给模型

参数的率定带来了呈几何方式增长的难度( 胡伟

贤, 2010)。最为重要的是，这类模型由于对计算单

元停止了概化处置，不可以提供模型非节点处洪涝

的动态过程，如地表积水深度的变化过程以及流速

等，而这些信息关于内涝后的交通引导等城市管理

尤为重要，因此，这类模型并不能很好地为聪慧城

市的应急决策和管理提供足够的积水过程信息。集总式水文模型而言，基于物理机制的散布式水文

模型常常具有较高的精确性和可信度。随着城市

中物联网和挪动互联网设备的完善，聪慧城市的发

展可以为城市洪涝模型的构建、考证提供海量实时

精确的大数据，同时计算机软硬件性能的飞速发

展，以及云计算技术的开展保证了城市洪涝模仿的

计算效率，这无疑给散布式模型带来了极大的开展

空间。同时，基于元胞自动机的模仿模型主要的需

求数据为高精度地形数据，没有水文、水动力模型

的需求数据限制性那么大，构建模型相对水力学模

型简单，而且可以模仿径流的时空过程。因而，应

对城市管理的局部问题，基于元胞自动机的城市洪

涝模型是一个可能开展的方向。但是总体来讲，只

要数据和技术支持，在聪慧城市的背景下，基于物

理机制的散布式水文模型理应是将来城市洪涝模

拟的主流开展方向。