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为解决传统水文洪水建模中简化假设导致的问题，研究人员开展 “集成水文建模与分析工具在西西里流域设计洪水自动推导中的应用” 研究。结果表明该工具能有效模拟峰值流量过程线，对洪水风险评估和管理意义重大。
在水文和土木工程领域，设计洪水的估算至关重要。它就像是防洪的 “瞭望塔”，通过评估洪水过程线的大小，为基础设施规划、洪水防御以及土地管理提供关键依据，守护着社区和环境的安全。然而，传统的估算方法存在不少难题。由于流域特征差异大且过程复杂，以往常用的集总模型虽计算简便，但无法提供空间信息。尽管地理信息系统（GIS）的发展有所改善，但如何将其与水文模型有效结合，仍是摆在科研人员面前的一道难题。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员展开了深入探索。他们聚焦于 “集成水文建模与分析工具在西西里流域设计洪水自动推导中的应用” 这一课题，致力于开发一款强大的工具，以提升水文洪水建模的水平，更精准地模拟设计洪水。最终，他们成功开发出 GETAFLOOD 工具，这一成果意义非凡，为洪水风险评估和管理带来了新的希望。该研究成果发表在《Environmental Modelling 》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：
- 多模块集成技术：GETAFLOOD 工具包含 DATA、GEO、RAIN、MODEL 四个主要模块，各模块相互协作。DATA 模块负责收集和管理数据；GEO 模块处理地形数据，计算流域特征；RAIN 模块生成降雨数据；MODEL 模块进行径流计算和洪水过程线模拟。
- 区域化分析方法：利用区域频率分析（RFA），结合流域所在的均质区域参数，计算不同重现期的降雨深度 - 持续时间 - 频率（DDF）曲线，为设计降雨提供依据。
- 水文计算方法：采用 SCS - CN 法和 Horton 模型计算降雨损失，通过单位线（UH）概念和时间 - 面积曲线进行径流汇流计算，得到流域出口的洪水过程线。
下面来看看具体的研究结果：
- 模块功能实现：DATA 模块可导入多种空间和表格数据，如数字高程模型（DEM）、土地利用数据、土壤水文组（HSGs）等，为后续分析提供基础。GEO 模块能准确划分流域，计算流域形态特征和汇流时间，其中汇流时间计算提供了三种不同选项，以适应不同的数据条件。RAIN 模块可根据用户设定的重现期和流域汇流时间，生成设计降雨和 DDF 曲线，还能考虑气候变化因素。MODEL 模块通过 LOSSES 和 ROUTING 两个子模块，分别计算降雨损失和径流汇流，得到最终的洪水过程线。
- 模型校准与验证：研究人员选取了西西里的 Oreto、Pollina 和 Platani 三个不同规模的流域进行模型校准和验证。利用历史降水和水位数据，对模型中的初始抽象参数和转移速度进行校准。结果显示，该模型在模拟历史洪水事件时表现良好，Nash & Sutcliffe Index（NSE）值较高，尤其是在较小流域的模拟中效果更佳。
- 合成降水模拟：以 Oreto 流域为例，模拟了 100 年一遇的合成降雨事件。结果表明，模拟得到的洪水过程线峰值与西西里洪水风险管理计划（PGRA）中的值相近，且考虑气候变化因素后，设计降雨增加，进一步验证了模型的可靠性。
在研究结论和讨论部分，GETAFLOOD 工具展现出诸多优势。它将多个复杂的过程集成到一个级联工作流程中，减少了用户单独操作的步骤。其模块化和灵活的设计，允许用户选择不同的降雨抽象和径流路由方法。特别是，该工具能够生成空间分布式的汇流时间层，更真实地反映流域对降水的响应。此外，工具还能用于确定 DDF 曲线、考虑气候变化影响以及重建历史洪水事件，为从业者和决策者提供了重要支持。不过，该工具目前尚未考虑大坝形成的人工水库，未来版本将对此进行改进。总的来说，GETAFLOOD 工具为水文洪水建模领域填补了重要的空白，推动了洪水风险评估和管理工作的发展，对保障社会和环境的安全具有重要意义。
