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华 南 理 工 大 学 提 出 的 IHUM（Integrated Hydrology and Hydrodynamics Urban Flood Model） ［42-43］ 是
SWMM 分布式水文模型与一维管网、一维河道水动力模型的动态单向耦合，这部分为 MIKE Urban 类
似，但有很多改进。基于子汇水单元的水文计算结果为包括管网入口的一维水动力计算提供水位、
流量条件。二维水动力计算仅在低洼积水等局部区域进行，也是水文产汇流模型与二维水动力模型
的间接耦点，一维水动力计算与局部区域的二维水动力计算进行动态双向耦合，这类似于 MIKE Ur⁃
ban， 但有不少改进之处，如通过正向、侧向等连接方式实现了一维水动力模型与二维水动力模型动
态双向耦合，保证水量守恒，局部区域的二维水动力计算结果可为一维管网入口提供更加合理的水
位、流速信息。IHUM 采用时间隐格式在局部区域求解二维浅水方程，隐格式具有较好的数值格式稳
定性，但时间隐格式需要联立求解代数方程组。二维水动力计算仅在局部区域计算，不会花费过多
的计算时间，并能获得良好的计算精度。
美国密西根大学 2012 年提出的 TRIBS- OFM 模型是水文产流模型与二维水动力模型动态单向耦
合 ［62］ ，由于水文模型仅计算产流（不计算汇流），坡面汇流及河道洪水演进均采用二维浅水模型进行
计算，导致全流域运行二维水动力模型，对于大范围的流域洪涝预报，模型的运行时间相对较长。
这样的全动力模型精度较高，但计算效率及格式稳定性均有待提高。
中国水利水电科学研究院建立的 FRAS 模型 ［35，63］ 是水文产流模型与二维水动力模型的动态单向耦
合，水动力计算结果不影响水文计算。通过特殊通道法实现包括排水管网的一维水动力与二维水动
力的动态双向耦合，其不同维数的水动力模型耦合方式具有独创性。该模型中水文计算采用 SCS 模
型，将水文产流水量作为源项加载到水动力模型中，通过水动力模型计算坡面汇流及河道中洪水演
进过程。该模型功能齐全，水动力计算包括一维河道及管网、二维浅水模型等，在城市洪涝模拟和
预报方面，模型具有良好的精度。FRAS 模型中的水文模型仅计算产流，汇流过程和河道淹没区的水
动力计算均需采用二维浅水方程，模型已经成功地应用于城市洪涝模拟和预报。对于二维水动力计
算区域面积有限的情况下，通过二维稀疏网格与一维精细网格的耦合，FRAS 模型的计算效率良好。
［35，63］ ［62］
FRAS 模型提出时间要早于 TRIBS- OFM 模型，排水管网的计算功能优于 TRIBS- OFM 模型。
2.3.3 水文产汇流与二维水动力模型直接动态双向耦合 如图 3 所示，淹没区的空间范围随着降雨条
件和时间在不断变化，水文产汇流的流量汇入淹没区的位置也是随时间变化的，水文与水动力过程
的影响是双向的，即水文径流影响水动力过程，水文产汇流流量是水动力计算的边界条件；反过来
淹没区的水动力条件变化，如淹没区水位变化会影响水文汇流计算。将陆地水文产汇流区称为非淹
没区，河道等有水区域称为淹没区，连接两个区域的边界位置是动态变化的，在动边界上不但有水
量的传递，还有动量的传递。清华大学提出的水文与二维水动力的动态双向耦合模型（Dynamic Bilat⁃
［13，61］
eral Coupling Model，DBCM） ，尚处于研制阶段，模型能够更真实反映流域水文过程与水动力过
程的互馈机制，除文献 ［61］的模拟结果外，目前国内尚无水文产汇流模型与二维水动力模型直接动态
耦合的研究成果报道。

降雨
Q Q Q

t t t
t 1 t 2 t 3
汇流区
洪水淹没区
入流边界
河流

图 3 流量边界点位置变化示意
图 4 为动态双向耦合模型框图，将计算流域在空间上划分成洪涝淹没区和非淹没区，随着洪水的

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