流域水文模型把流域总体看成是一个系统,输入为降雨等,输出为出流流量等。流域内的水文 过程则是系统的状态,是根据水文概念推理计算出来的。所谓模拟,就是对水文现象作出合理的概括建立模型,进行计算处理。世界知名的概念性模型已不下20种,主要的计算步骤大同小异。下面以中国的新安江流域水文模型为例(附加图片),根据输入的实测水面蒸发与当时的土壤湿度,代入蒸散发模型,可计算出流域蒸散发。再根据输入的实测降雨与计算的蒸散发,代入产流方程,可计算出径流,同时调整了土壤湿度。把径流代入分水源方程可分出地面径流、壤中流与地下径流。地面径流用单位线计算流量过程,壤中流与地下径流各用水库演算计算流量过程,合而成为流域的出流过程。再应用河道洪水演算,求得下游某断面的流量过程。上述计算步骤以及所用的各种方程构成流域水文模型的结构,可以写成为一个计算机程序。计算方程中的各种参数,需要根据流域情况及历史资料推求出来。有了结构与参数以后,在计算机上实现,就能把任何输入转换成相应的输出。
现有的流域水文模型模拟流域产汇流过程的方式有两类:一是先模拟总流,再划分径流成分进行汇流模拟;二是径流成分划分及汇流模拟同时进行,从地面至深层分层进行模拟。前者以新安江模型为代表,后者以水箱模型为代表。
20世纪70年代初, 世界气象组织(WMO)对流域水文模型进行了一次世界性对比,从7个国家选出10个模型,从6个国家挑出6个流域,每个流域提供8年资料,其中6年资料给模型开发者率定模型,其余2年资料保留在WMO,由WMO组织专家进行检验。结果是:如果流域处于湿润地区,简单模型和复杂模型可以取得同样的效果,但是,对于干旱和半干旱的流域,很多模型就无能为力了。