三峡库区陆气耦合研究及应用-论文.pdf

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1、第34卷第3期水文Vo1．34No．32014年6月JOURNALOFCHINAHYDROLOGYJun．，2014三峡库区陆气耦合研究及应用彭艳，周建中，贾梦，曾小凡，唐造造2，(1．水电与数字化工程学院华中科技大学，湖北武汉430074；2．广东省水利水电科学研究院，广东广州510635；3．广东省山洪灾害突发事件应急技术研究中心，广东广州510635)摘要：以延长洪水预见期、提高预报精度为目标，研究气象水文耦合机制，利用数值天气预报模式WRF(WeatherResearchandForecasting1驱动分布式VIC(Varia

2、bleInfiltrationCapacity)水文模型，构建三峡库区陆气耦合洪水预报系统．并对2007～2008年期间四场暴雨洪水进行日滚动预报试验。结果表明．WRF模式在三峡库区内有着良好的短期降水预报精度，基于数值天气预报模式和分布式水文模型的陆气耦合洪水预报系统能有效延长三峡入库洪水预见期、提高洪水预报精度，具有较大的应用潜力。关键词：陆气耦合；VIC模型：WRF模式；三峡库区；洪水预报中图分类号：P456．7文献标识码：A文章编号：1000—0852(2014)03—0011—06网格化分布式水文模型，由于模拟精度高．易于与数

3、值1引言气象模式耦合。在洪水预报上有较大的应用潜力。为三峡库区指的是长江干流寸滩、乌江武隆至宜昌此．本文分别利用新一代数值天气预报WRF模式和区间．河道长658km，区间面积为55907km，区内暴VIC水文模型对三峡库区内暴雨、洪水进行预报，并提雨频繁。库区洪水具有汇流迅速、洪峰尖瘦，且易与上出了基于WRF和VIC的陆气耦合建模方法，依此为游洪水遭遇等特点『l_，是三峡水库入库洪水的重要组基础构建了三峡库区陆气耦合暴雨洪水预报系统，成成部分．对j峡水库安全运行的影响不可小觑。如何延功的延长了三峡入库洪水预见期、提高了预见期内入长三峡库

4、区洪水预见期、提高洪水预报精度，是三峡入库洪水预报精度。库洪水预报面临的一大难题。目前．解决这一难题的有2陆面模型效途径是考虑预见期内降水，将降水预报信息与洪水预报相融合[21。2．1VIC模型概述国内外不少研究学者在气象水文耦合洪水预报方VIC水文模型基于SVATS(SoilVegetationAtmo—面开展了丰富的研究．如张洪刚f3_、陆桂华、郭生练[51、sphereTransferSchemes)思想，通过空间网格化和土Walter16I等分别利用随机降雨预报模型、区域数值天气壤空间概率分布函数来反映气候和下垫面因子的时空预报

5、模式以及中尺度数值天气预报模式等降水预报信变异性，也被称为“可变下渗容量模型”。新一代VIC息驱动洪水预报模型，均在不同程度上延长了洪水预模型将土壤分为3层．从上自下分别为顶薄层、上层和见期同时．以上研究也指制约提高预见期内洪水预下层，在蒸散发计算上，采用冠层湿部蒸发、植被蒸腾报精度的技术瓶颈是降水预报的精度。近年来，随着大和裸土蒸发三种蒸发模式。在产流机制上，将产流分为型计算机数值计算能力和3S技术的迅猛发展，降水预直接径流和基流两个部分，其中直接径流包含蓄满和报和洪水预报研究均取得到了较大的进展，中尺度数超渗两种产流机理，分别用于饱

6、和面积和未饱和面积值天气预报模式凭借时效性强、精度较高等特点，在中上的产流计算：采用ARNO方法描述基流，且不考虑短期天气预报领域得到广泛应用。而基于物理机制的顶薄层和上层中的侧向流，并假定基流只发生在最下收稿日期：2012—05—14基金项目：国家科技支撑计划课题(2008BAB29B0806)；科技部、水利部公益性行业科研专项(200701008)；高等学校博士学科点专项科研基金(20100142110012)作者简介：彭艳(1988一)，女，湖南醴陵人，硕士研究生，研究方向为分布式水文模型和陆气耦合。Email：pyzpengya

7、n@gmail．tom12水文第34卷层土壤【。在汇流计算上，VIC模型假定各个网格之间温度站分别对雨量、温度进行网格插值计算。产流计算相互独立，通过耦合Routing网格汇流模型2．4模型参数率定来计算网格内和网格间汇流，网格内汇流采用经验单VIC—Routing模型待率定的参数有7个与产流相位线法，网格之间汇流则采用线性圣维南方程组方法关的土壤经验参数和2个汇流参数。对于土壤经验参求解。陆面过程模拟流程见图1。数的率定，考虑到VIC为基于网格的分布式水文模型．对每个网格内的经验参数都进行率定，计算量巨网格输入文件水量平衡计算大，计算

8、时问过长，可行性较低；而三峡库区土壤类型r一一i一]分布较又较为均匀，上层土壤(0～30cm)主要是壤土眶i圈I植被蒸腾lI类，下层土壤(30～100cm)主要是黏壤土和黏土，且以万县为界，万县上游主要为黏