Top Model（Topgraphy based hydrological Model）作为一个以地形为基础的半分布式流域水文模型，自Beven和Kirdby于1979年提出以来，已在水文领域获得了广泛的应用。其主要是利用地貌指数（也称地形指数）来反映流域水文现象，模型结构简单，参数较少。

流域水文过程是一种动态的、非均匀的复杂现象。水文模型所描述的水文过程常常是经过一系列简化得到的。Top Model模型所描述的单元网格水分运动过程见图5.1-6。降水满足冠层截留、填洼和植物截留以后，下渗进入土壤非饱和层。非饱和层又分为根带蓄水层和非活性含水层。入渗的降水直接对根带蓄水层进行补偿，达到饱和后（满足田间持水量）多余的水分才进入下一层土壤。同时，贮存在该层土壤中的水分以一定的速率蒸散发，直到这一层枯竭为止。在过渡带含水层中，只有一部分水分通过大孔隙直接进入饱和地下水层，所以入渗没有马上引起地下水位抬升至地表面。只有这一层中的含水量满足重力排水含水量，即土壤中的水都变成自由水完全在重力的作用下流动时，由于垂直排水及流域内的侧向水分运动，一部分面积地下水位抬升至地表面成为饱和面。产流发生在这种饱和地表面积或者叫源面积上，如图5.1-7所示。饱和地表面积上形成的径流有两种方式：饱和坡面流和壤中流（也叫基流）。饱和坡面流是在土壤水力传导性差、坡面平缓、坡形辐合的饱和坡面上形成的。壤中流是在饱和层的土壤中形成的。在整个计算过程中，源面积是不断变化的，所以也称变动产流面积模型。Top Model主要通过流域含水量（或缺水量）来确定源面积的大小。而含水量的大小可由地貌指数计算，因此Top Model被称为以地形为基础的流域水文模型。

图5.1-6　单元网格水分运动示意图

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图5.1-7　源面积发展过程示意图

Top Model物理概念可以用图5.1-8表示。其中：Srz表示植被根系区，Suz表示土壤非饱和区；z i表示饱和地下水水面距流域土壤表面的深度（也叫缺水深）；Qv表示土壤非饱和区中的水分垂直进入饱和地下水带的速率；Qb表示壤中流（也叫基流）；Qs表示饱和坡面流；Q表示流域总径流，它是Qb与Q s之和。

图5.1-8　Top Model物理概念示意图