1.　MIKE SHE模型简介
　　
　　1.1　SHE模型介绍
　　1986年由SHE模型是由丹麦水利研究所(Danish Hydrau-lic Institute，DHI)，英国水文研究所(Institute of Hydrology)和法国SOGREAH咨询公司联合研制，在Freeze等人的探索性工作基础上发展而来，是知名度最大、应用最广泛的分布式水文模型之一，它能够模拟水文循环的所有重要过程。模型将研究流域分成若干方格或矩形格。这些网格是模型最基本的计算单元，网格之间在进行模拟时通过不同的水分物理方程建立联系，采用有限元的方法解决地表水、地下水运动的数学模拟问题。
　　
　　1.2　基本构架和原理
　　由于流域下垫面和气候因素具有时空异质性，为了提高模拟的精度，MIKE SHE通常将研究流域离散成若干网格(grid)，应用数值分析的方法建立相邻网格单元之间的时空关系，它在平面上它把流域被划分成许多正方形网格，这样便于处理模型参数、数据输入以及水文响应的空间分布性；在垂直面上，则划分成几个水平层，以便处理不同层次的土壤水运动问题。网格划分视流域面积大小、下垫面的状况以及要求模拟的精度而定。在MIKE SHE模型中一个流域被沿水平方向划分成一系列的相互联系单元(grid)，各自具有不同的物理参数，而在垂直方向又被划分成若干层(zone)，包括冠层、不饱和层和饱和层。它所反映的流域水文过程主要包括降水(含降雨和降雪)、蒸散发、含植物冠层截留、地表汇流、河道汇流、非饱和壤中流和饱和地下径流等过程，每一个子过程分别进行计算建模。
　　在MIKE SHE模型软件开发过程中，依照DHI强大的模块化设计思想，将每一个子过程分别设计成一个软件模块，每一模块仅执行一个子过程的计算，现在的软件版本通常具有一个以上的计算模型或方法，下图为SHE模型的框架图。
　　
　　这样的组件式结构，不仅符合现代的软件结构化设计的思想，而且应用灵活：子模块可单独使用，也可根据需要进行耦合或者叠加。
　　
　　1.3　模型功能特点和适用范围
　　MIKE SHE模型功能上体现三维空间特性，包括了陆地全部的水循环过程，同时对地下水资源和地下水环境问题分析、规划和管理是它的一大特色。它的具体应用范围囊括了流域或局部区域不饱和、饱和带(二、三维)地下水水资源计算，优化调度和规划，地表、地下水的联合计算和调度，供水井井网优化、湿地的保护、恢复和生态保护，氮、磷等常规污染组分、重金属、有害放射性物质迁移、甚至酸性水渗流等复杂问题的模拟、追踪和预报，地下水运动过程中的地球化学反应、生物化学反应的模拟分析、污染含水层水体功能的恢复与治理，农作物生长对水分和污染物质在非饱和带运移的影响等综合研究，而且可实现与DHI系列其他软件的联合运用，拓展性更好，应用范围非常广泛，详见表1。
　　
　　MIKE SHE的应用领域和范围、环境影响评估、洪泛区研究、湿地的管理和修复、地表水和地下水的相互影响、地下水和地表水的连续使用、分析气候和土地利用对含水层的影响、使用动态补给和地表水边界进行含水层脆弱性测绘、使用数据收集整理系统DAISY，对农业活动的影响进行研究，包括灌溉、排水以及养分和农药的管理等。其他分布式水文模型和软件，MIKESHE具有鲜明的特点和优势具体表现为：
　　(1)高度灵活性
　　包括简单和高级过程描述，充分提高计算效率；灵活的模块结构，只需模拟必要的过程；轻松链接区域性和局部性的模型。
　　(2)MIKE SHE通用性
　　可链接ArcView进行GIS高级应用；包括可代替过程描述，用于不同应用；包含一个与MODFLOW和MODFLOW-HMS的接口。
　　(3)简单操作性
　　MIKE SHE带有一个新的先进的用户界面，可以进行链接原始数据而不是输入数据；包含一个动态数据树，可以精确浏览所有数据；带有自动的数据和模型验证程序；支持复杂输出，包括动画演示。
　　
　　2.　国内研究和实践
　　
　　国内的研究相对晚于国外澳洲和欧洲，但是近期也有比较典型的成果发表出来。比如，2006年，周佳等在研究节水农业背景条件时分析提出SHE模型为研究人类活动对于流域的产流、产沙及水质等影响问题提供了理想化的工具，但对资料的完整性和详备度要求较高，不适合基础资料较差的地区；2007年刘金涛等对模型在流域水资源开发利用的应用进行了研究，认为其对资料要求较高。模型的建立和应用主要限于小尺度的流域；2008年，张志强等应用MIKESHE进行了土地利用和覆盖与气候变化的研究；2009年王盛萍等以MIKESHE模型为工具，以位于西北黄土高原甘肃省天水市吕二沟流域的实测次降水一径流为输入对模型进行校正后。采用多尺度检验的方法探讨分析了单元格及步长变化的水文影响。结果表明：单元格变化对峰值及模拟径流总量有影响；2009年，黄粤等以开都河流域土地覆被和气候变化为主线，模拟径流量变化过程，探讨MIKESHE模型在大尺度缺少资料地区水文日过程模拟中的适用性；2010年，王盛萍等又采用MIKESHE与修正的土壤侵蚀模型MUSLE耦合，对黄土高原典型小流域侵蚀产沙进行了空间分布模拟与评价。沟道重力侵蚀是影响MIK ESHE与MUSLE耦合模拟流域出口侵蚀产沙总量精度的重要因素之一等。
　　
　　3.　主要的问题与挑战
　　
　　MIKESHE的理论研究已经成熟并还在逐步完善，模型功能非常强大，软件开发非常成熟，但是限于资料和计算精度的要求很高，在实际的应用中也遇到了很多的问题。主要集中在现有的测量技术以及资料的完备程度与模型软件的需求之间的巨大差距，在今后的发展和实践中还需要进一步改进。
　　MIKE SHE模型在今后的发展过程中可能遇到的问题和挑战，笔者认为主要表现在一下一些方面：
　　
　　(1)高精度、易获取的流域物理特性数据方面的挑战
　　现有的水文气象数据在模拟大尺度的土-植-气系统行为时，单元的尺寸是十或百公里级，这些数据的精度基本上能满足普通模型的计算和参数求取要求。但是，针对于MIKESHE，现有的一些流域物理特性数据只能用来作为研究之用，用于实际工作的效果则会受到很大的影响。而这些数据加工的成本较高，大面积的、高分辨率的流域物理特性数据的加工周期长，在一些经济尚不十分发达的国家，包括我国，要获取高分辨率的流域物理特性数据就有一定难度，再加上这些高分辨率的流域物理特性数据暂时还没有向社会公开发布，使得从事这方面应用研究及运行管理的人员及单位要获取这些即使已经存在的数据也有较大的难度，这就严重影响了MIKESHE向实际应用的进程。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）