《Environmental Modelling & Software》：A spatially hybrid hydrological modeling approach using subbasin-specific model structures
编辑推荐：
空间异质性环境下，提出融合集中式与分布式水文结构的空间混合建模方法，通过子流域分区配置不同模型结构（平缓区集中式、山区分布式），结合河道网络传输实现流域尺度模拟。在SEIMS系统中验证表明，该方法平衡了灵活性与性能，为复杂地形水文建模提供新框架。
王宇静|朱良军|秦成志|朱阿星
中国科学院地理科学与自然资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京，中国
摘要：
采用空间一致模型结构的水文模型通常不适合具有显著空间异质性的复杂应用场景。尽管现有的水文建模框架支持空间变化的集总或半分布式概念结构，但在整合基于物理的分布式结构方面面临挑战。本文提出了一种新的空间混合水文建模方法，该方法结合了兼容的空间单元和模拟算法，为流域内的各个子流域构建不同的模型结构，并通过河道模拟进行流域尺度集成。该方法在开源的空间显式集成建模系统（SEIMS）中实现，并通过一个概念验证案例研究进行了评估，该研究使用了两种不同的模型结构：一种适用于缓坡子流域的集总概念模型，另一种适用于山区子流域的完全分布式半物理模型。比较实验表明，混合模型继承了其组成结构的优点和局限性，实现了性能的平衡提升。这种方法增强了建模的灵活性，推动了在空间异质环境中的知识驱动智能建模。
章节摘录
软件可用性声明
软件：SEIMS（空间显式集成建模系统）
开发者：王宇静，朱良军
支持的操作系统：Windows、Linux 和 macOS
语言：C++ 和 Python
文档：关于如何运行该软件的文档
基本思想
所提出的空间混合水文建模方法的基本思想是采用分而治之的策略，为流域内的相对独立区域构建和执行不同的模型结构。流域可以自然地划分为由河道网络连接的各个集水区，即子流域。因此，子流域自然适合作为独立的建模单元，每个子流域都可以配置特定的模型结构。
研究区域和数据
案例研究区域是中国青海省祁连县的八宝河流域（图 4），这是一个高海拔、寒冷且多山的地区，面积约为 2,511 平方公里。平均海拔为 3,565 米，该地区有冰川、积雪和冻土。案例研究中使用的数据集如下所述。选择分辨率为 90 米的 MERIT DEM 数据集（Yamazaki 等人，2017 年）用于流域划分和地形属性计算。
讨论
案例研究结果证明了所提出的空间混合水文建模方法的集成可行性和模拟有效性。这些结果突显了这种方法的一个固有权衡，即提高的灵活性和局部适应性通常以增加的结构复杂性和潜在不确定性为代价。尽管如此，所提出的方法为解决多样化水文环境中的空间异质性问题提供了一个实用且可适应的框架。
结论
本研究提出了一种新的空间混合水文建模方法，以应对复杂水文建模应用场景中空间异质性的表示挑战。采用分而治之的策略，该方法能够灵活地组合兼容的空间离散化方案（即模拟单元）和水文过程表示（即模拟算法）来处理不同子流域。这种方法提供了一种实用且灵活的建模方式。
CRediT 作者贡献声明
王宇静：撰写——初稿，可视化，验证，软件，方法论，调查。朱良军：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，软件，方法论，调查，资金获取，概念化。朱阿星：监督，概念化。秦成志：撰写——审阅与编辑，方法论，调查，资金获取，概念化。
未引用的参考文献
Chow 等人，1988；Kiraz 等人，2023；Liu 和 De Smedt，2004；Meng 和 Wang，2017；Nachtergaele 等人，2023；Sui 和 Turner，2022。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金 [42101480, 42471499]、中国科学院的战略重点研究计划 [XDB0740200] 以及 LREIS [YPI005, KPI003] 的支持。我们感谢中国科学院地理科学与自然资源研究所的王凯文博士在基于物理的水文建模方面的宝贵讨论。
