基于wep模型和trmm_pr的唐家山堰塞湖入湖径流预报

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1、水利学报2011年7月SHUILIXUEBAO第42卷第7期文章编号：0559-9350（2011）07-0848-09基于WEP模型和TRMM_PR的唐家山堰塞湖入湖径流预报1，2222赵志轩，严登华，王浩，贾仰文（1.天津大学建筑工程学院，天津300072；2.中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100044）摘要：为解决缺资料地区的堰塞湖入湖径流模拟预报问题，本文以2008年5月12汶川大地震形成的唐家山堰塞湖为研究对象；采用分布式水文模型与热带降雨测量卫星的降雨数据（TRMM_PR）相结合的方法，设置了3种降水输入模式，对堰塞湖形成期

2、内（5月12日—6月9日）的日均入湖流量进行了模拟预报，并利用监测期内（5月29日—6月9日）入湖径流实测资料与模拟结果进行了对比。结果表明：根据气象站实测降水数据对TRMM_PR数据进行修正后输入模型（模式3），比将气象站实测数据直接输入模型（模式1）和将TRMM_PR观测数据直接输入模型（模式2）的模拟结果要好。本文的模拟结果表明，分布式水文模型可以和星载雷达测雨数据相结合可有效弥补因气象站点过于稀疏、单站控制面积过大造成的资料缺乏问题，而利用气象站点观测数据对TRMM_PR数据进行修正可以有效改善模型的降水输入，从而可以提高入湖径流预报精度

3、。关键词：缺资料流域；径流预报；WEP模型；TRMM；唐家山堰塞湖中图分类号：P333文献标识码：A观测资料在很大程度上决定了水文情势预测预报的精度。然而，世界上特别是广大发展中国家仍存在较多的无（缺）资料区域，另一方面，全球气候变化和人类水土资源开发活动使得许多长系列［1］水文资料丧失了水文连续性而成为新的缺资料流域水文模拟预报（PUB）问题。分布式水文模型从水循环的动力学机制来描述流域水文过程，将水循环的各要素过程联系起来进行详细模拟，并可根据水移动介质的物理特性推定模型参数，这有助于保证它的精度、消除预报不确定性。同时，它能有［2］效地利用

4、遥感技术提供的大量空间信息，可在一定程度上弥补地面观测数据的不足，并为分布式水文模型的参数率定和模型校验创造条件，使得该类模型具备了应用到缺资料流域径流模拟预报的潜［3］力。本文从流域水循环的物理机制着手，以计算机技术和地理信息系统为关键数据处理平台，以位于涪江流域的唐家山堰塞湖入湖流量及堰前水位模拟预报为应用实例，构建适用于该区域的分布式水文模拟模型，并利用流域内4个水文站1976—1980年的逐月径流实测资料，对模型参数进行率定，最后结合热带降雨测量卫星的星载雷达测雨数据（TRMM_PR），对日均入湖径流量进行模拟预报。1研究区概况5.12汶

5、川地震在四川省北川、平武、绵竹等9个县形成了33个堰塞湖，其中北川唐家山堰塞湖2最大，位于涪江上游支流通口河，上游集雨面积3530.5km，下游由将军石水文站控制。堰顶最低高3程为750.2m，相应的堰高82.8m，堰顶以下库容约3.2亿m，若堰坝溃决，将严重威胁下游130万人民群众的生命财产安全。堰塞湖入湖径流量的模拟预报，是制定应急处置措施和下游人员转移安置方案的重要依据。根据唐家山堰塞湖位置和流域气象水文站点分布情况，选定涪江（绵阳以上）流域为研究区域，收稿日期：2009-08-20基金项目：国家科技支撑计划重大项目（2006BAB04A0

6、8）作者简介：赵志轩（1983-），男，河北安平人，博士生，主要从事水文水资源与生态水文研究。E-mail：zhaozx@iwhr.com—848—22如图1所示。流域面积12029.25km，气象站单站控制面积平均3007.31km，远大于国家《水文站网2规划技术导则》规定的300km/站（雨量站），属于缺资料流域。2分布式水文模型构建WEP模型是一个具有物理机制的分布式流域水文模南坪县型，该模型从水循环的动力学机制描述水的运动，将水循环的各要素和环节联系起来进行详细模拟，模型参数文县的物理意义明确，可结合研究成果或现场试验推定或测定，具备向无

7、资料流域推广应用的潜力。该模型的结构松潘与水循环过程模拟策略可参考文献［3-4］。松潘县青川县为构建涪江流域分布式水文模型，广泛搜集了涪江平武县流域的地形地貌、土地利用、土壤植被和水文气象等数平武据，并在GIS平台上将这些数据整理备用。2.1气象水文数据收集到松潘、平武、绵阳、都江堰4个气象站（图1中未标注都江堰站）1956—2005年降水、江油市气温、风速、日照时数和相对湿度的逐日数据，经泰森茂县多边形插值后，作为模型各计算单元的输入数据。研究区内缺乏连续的日径流观测资料，根据资料，选取平安县图例武、甘溪、将军石、涪江桥4个水文站的1976—1

8、980年气象站流域边界绵阳市堰塞湖出口堰塞湖集水区绵阳月径流量作为模型校验依据，模型预热期设定为1972—河流县界1975年。图1涪江（