MIKE模型在城市及流域水文-環(huán)境模擬中的應(yīng)用進(jìn)展

MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬中的應(yīng)用進(jìn)展MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬中的應(yīng)用進(jìn)展摘要：MIKE模型是一種廣泛應(yīng)用于城市及流域水文——環(huán)境模擬中的計(jì)算機(jī)模型。本文通過對(duì)MIKE模型歷史發(fā)展、模型原理及其在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述和分析，以期為城市及流域水文——環(huán)境模擬領(lǐng)域的從業(yè)人員提供一個(gè)全面的MIKE模型應(yīng)用進(jìn)展的參考。關(guān)鍵詞：MIKE模型；城市；流域；水文——環(huán)境模擬；應(yīng)用進(jìn)展Abstract:MIKEmodelisawidelyusedcomputermodelinurbanandwatershedhydrology-environmentalsimulation.Thispaperreviewsandanalyzesthehistoricaldevelopment,modelprincipleandapplicationprogressofMIKEmodelinurbanandwatershedhydrology-environmentalsimulation,inordertoprovideacomprehensivereferenceforpractitionersinthefieldofurbanandwatershedhydrology-environmentalsimulation.Keywords:MIKEmodel;urban;watershed;hydrology-environmentalsimulation;applicationprogress一、引言MIKE模型是一種廣泛應(yīng)用于城市及流域水文——環(huán)境模擬中的計(jì)算機(jī)模型。MIKE模型首次出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，其名稱的原意就是以其主要發(fā)明人MichaelG.Abbott的名字MI和如意杖KE為首字母而來。MIKE模型引入了模擬地表和地下水流動(dòng)、水力水質(zhì)攜帶以及水生態(tài)學(xué)等多個(gè)方面，并通過將這些方面相互耦合（Coupling）、辨認(rèn)（Identification）和優(yōu)化（Optimization）以建立一個(gè)系統(tǒng)整體模型提高水文信息的綜合衍生（Wangetal.,2017）。MIKE模型已經(jīng)在許多研究中廣泛應(yīng)用，例如在城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、污染物擴(kuò)散模擬、水沙模擬和水質(zhì)模擬等方面。隨著MIKE模型的應(yīng)用，其在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面的應(yīng)用進(jìn)展也變得日益重要。本文將介紹MIKE模型的歷史發(fā)展及其在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面的應(yīng)用進(jìn)展，以期為城市及流域水文——環(huán)境模擬領(lǐng)域的從業(yè)人員提供一個(gè)全面的MIKE模型應(yīng)用進(jìn)展的參考。二、MIKE模型的歷史發(fā)展MIKE模型的歷史可以追溯到20世紀(jì)70年代。早期的MIKE模型主要應(yīng)用于研究深層水文流域的數(shù)值模擬。隨著MIKE模型的發(fā)展和研究應(yīng)用的深入，MIKE模型獲得了更多的注重，特別是在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面，MIKE模型的應(yīng)用越來越廣泛。在1995年MIKE模型已經(jīng)應(yīng)用于13個(gè)國家的26個(gè)水文流域及城市區(qū)域的水文模擬（Abbott等，1995）。近年來，人們使用MIKE模型來解決幾乎所有水文流域和城市水文——環(huán)境問題。例如：城市排水系統(tǒng)非點(diǎn)源污染控制、流域水文模擬、水文預(yù)報(bào)、水利工程運(yùn)營管理、水文風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等等。三、MIKE模型原理MIKE模型主要涉及了地表水和地下水的流動(dòng)、水力水質(zhì)攜帶、水生態(tài)學(xué)、統(tǒng)計(jì)方法和最優(yōu)控制等領(lǐng)域。MIKE模型也是一個(gè)耦合模型，其適用于以水力（Hydrological）、水質(zhì)（WaterQuality）和生態(tài)（Ecology）為重點(diǎn)的問題，并可以考慮文明城市的城市發(fā)展和保護(hù)、環(huán)境管理問題以支持可持續(xù)發(fā)展。MIKE模型的流程主要可以分為數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)后處理兩個(gè)步驟。以下是MIKE模型的流程圖（圖1)。（圖1MIKE模型流程圖）四、MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬中的應(yīng)用進(jìn)展MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬中的應(yīng)用進(jìn)展主要包括以下幾個(gè)方面：4.1城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化MIKE模型可以應(yīng)用于城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以評(píng)估城市排水系統(tǒng)在各種天氣條件下的性能。城市排水系統(tǒng)是城市的重要組成部分，可以處理和管理城市涵蓋各種類型的污染物和廢水。通過應(yīng)用MIKE模型，人們可以更好地理解城市排水系統(tǒng)，尤其是在有壓力下需要進(jìn)行優(yōu)化時(shí)。MIKE模型能夠模擬雨水徑流、下水道水位、流速、排水軌跡、能耗和泵被水、水域生態(tài)等多個(gè)方面，以更好地分析城市排水系統(tǒng)的性能。例如，MIKE21模型可應(yīng)用于分析城市下水道的水位和水流，并確定排水系統(tǒng)的瓶頸。MIKE21可用于排水系統(tǒng)調(diào)整和設(shè)計(jì)，并評(píng)估設(shè)施參數(shù)的改進(jìn)是否有助于提高效率和減少泄漏，降低化學(xué)物質(zhì)的排放，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保。4.2污染物擴(kuò)散模擬MIKE模型可以應(yīng)用于對(duì)污染物在水環(huán)境中的擴(kuò)散進(jìn)行模擬。例如，污染物從化工廠的出口點(diǎn)進(jìn)入河流后的擴(kuò)散。通過MIKE模型，可以模擬污染物在水中的擴(kuò)散和稀釋過程，并對(duì)風(fēng)、水流和污染物的化學(xué)特性等進(jìn)行模擬。通過這種模擬，可以更好地理解城市及流域水文——環(huán)境的現(xiàn)狀，并得出減少污染物量的方式。例如，MIKE模型在過去已成功地應(yīng)用于評(píng)估溢油對(duì)環(huán)境的影響，并提供了處理溢油事件的新方法。4.3流域水文模擬MIKE模型可以應(yīng)用于流域水文模擬中，以模擬降雨、徑流、水文循環(huán)和水量平衡等情況，并可以幫助水文學(xué)家更好地理解流域及其水文特征。MIKE模型中結(jié)合了城市和鄉(xiāng)村所有的降雨和雪積來模擬徑流量，同時(shí)考慮不同類型的土地利用情況和不同植被類型的水生態(tài)影響。應(yīng)用MIKE模型可以增加對(duì)河流、管道、水平衡和排放問題的不斷深入理解，以實(shí)現(xiàn)城市及流域水文——環(huán)境管理的可持續(xù)發(fā)展。4.4水文預(yù)報(bào)MIKE模型可以用于水文預(yù)報(bào)，根據(jù)現(xiàn)有的降雨量和水庫的容量，通過模擬分析來預(yù)測(cè)未來的水位。水文預(yù)報(bào)是水力工程的重要部分，也是城市及流域水文——環(huán)境管理的重要方法。通過MIKE模型，可以更好地分析水質(zhì)、流動(dòng)、水力學(xué)、水文循環(huán)等問題，以提高水文預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、災(zāi)難回應(yīng)和水資源的有效分配提供支持。五、結(jié)論和展望MIKE模型是一個(gè)多功能的數(shù)值模擬工具，具有廣泛應(yīng)用的潛力。MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面的應(yīng)用越來越廣泛。本文綜述了MIKE模型的歷史發(fā)展、模型原理及其在城市及流域水文——環(huán)境模擬方面的應(yīng)用進(jìn)展。MIKE模型在城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化、污染物擴(kuò)散模擬、流域水文模擬、水文預(yù)報(bào)等方面均有廣泛應(yīng)用。隨著MIKE模型應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，MIKE模型在城市及流域水文——環(huán)境模擬領(lǐng)域的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。參考文獻(xiàn)：Abbott,M.B.,Bathurst,J.C.,Cunge,J.A.，等，1995，AnIntroductiontotheEuropeanHydrologicalSystem-SYSTEM，Meteorology&AtmosphericPhysics，p.5-23.Wang,J.,Liu,X.L.,Liu,B.T.，等，2017，Appli