【摘要】：水文模型是流域、区域或全球水资源评估、洪水预报和气候变化水文响应预测的重要工具。不同时间和空间尺度水文模型的研究、开发和应用的历史可以追述到19世纪。一名爱尔兰工程师Mulvaney于1850年建立了第一代的计算洪峰流量的水文模型-推理模型(Rational Model),为解决当时所面对的三种类型的工程问题:(1)市区排水系统的设计,(2)填海土地排水系统设计,和(3)水库溢洪道设计提供了数学工具。从上世纪开始水文模型的发展经历了几个里程碑的阶段。其中包括美国工程师Sherman在1932年提出了单位线(Unit Hydrograph)的概念,使水文工作者不仅能计算洪峰流量(推理模型)而且对整个经流过程的模拟有了可能。在1950年代,爱尔兰水文学家Nash深入分析了瞬时单位线的物理机制,并用数学语言描述流域汇流过程,即Nash的线性水库理论被广泛应用水文模型中。在1960-70年代,随着对产汇流机制理解的不断深入和计算机的使用,大量的集总式概念性模型被开发和应用于洪水预报,水资源估算和洪水预报。代表性的包括史丹福模型、萨克门托模型(Sacramento),HBV模型,坦克模型和新安江模型等。在同一时期,Box和Jenkins提供了一个可供水文学家选择的另一类模式-即自回归模型,马尔科夫模型和其他形式的时间系列随机模型。在1980年代,为了满足预测(1)土地利用变化的影响,(2)点面源水污染,和(3)无资料流域的水文模拟等需求,并且随着GIS技术的逐步成熟和DEM模型的应用,水文学家建立了有物理基础的分布式水文模型的并在流域管理和水文预报中取得了广泛应用,代表性的模型包括SHE模型、IHDM模型、SWAT模型和TOP模型等。水文模型研究的第五个突破点发生在1980年代末和1990年代初。为了(1)更精确估算大区域和全球水资源量,(2)预测气候变化的水文响应,和(3)改进全球气候模型路面过程的模拟精度等,大尺度乃至全球尺度水文模型的研发逐渐成了重点方向之一(Dll et al.,2003;Nijssen etal.,200 1;Vrsmarty et al.,2000;Widen et al.,2007;Xu et al.,2005)。本文首先简要回顾水文模型的发展过程和现状,将重点探讨(1)大尺度及全球尺度水文模型的特点和类型,(2)在不同气候区域的模型结构差别,(3)和全球及区域气候模型耦合的可能性和难点,(4)最后提出全球尺度水文模型在近期所面临的挑战及发展方向。