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分布式陆气耦合模型在洪水预报中的应用研究

作　者: 彭艳
导　师: 周建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 分布式水文模型数值天气预报模式陆气耦合 VIC模型 WRF模式洪水预报三峡库区三峡水库
分类号: TV87
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着长江中上游干支流水利枢纽的逐步投建和运营，梯级水库群联合运行的局面已经形成。在上游水库调蓄的影响下，三峡等下游水库入库洪水预报难度增大，且入库洪水预见期大幅度缩减。传统降雨径流短期预报模型的预见期有限，而基于数理统计方法的中长期径流预报的精度不高，为指导水库运行管理工作，亟需开展新的洪水预报方法研究。本文以三峡库区为研究区域，围绕如何延长洪水预见期、提高洪水预报精度这一任务，从陆气耦合洪水预报角度出发，利用数值天气预报WRF（Weather Research and Forecasting）模式驱动VIC（Variable InfiltrationCapacity）水文模型，构建了陆气耦合洪水预报模型，并开发了三峡库区陆气耦合洪水预报系统。主要的成果如下：（1）建立了适用于三峡库区的分布式水文模型。以分布式VIC水文模型为基础，运用ArcGIS软件对三峡库区数字高程（DEM）、土地利用类型、土壤分类等遥感数据进行空间分析，制作了植被、土壤以及流向等参数文件，建立了以网格为计算单元、以日为时间尺度的分布式水文模型，为陆气耦合洪水系统提供流域水文过程模拟，并根据三峡库区水文气象观测资料，对分布式VIC水文模型进行了参数率定和模拟效果检验。（2）WRF模式与VIC模型的耦合预报研究。对WRF模式预报降雨的时空分布进行了精度评价，攻克了数值天气预报模式与分布式水文模型之间的时空尺度匹配难题，利用WRF模式的气象预报要素驱动了VIC水文模型，实现了暴雨、洪水定量预报，并对降雨预报和洪水预报精度的进行了检验。检验结果表明，陆气耦合洪水预报系统可以有效延长洪水预见期、提高洪水预报精度。（3）陆气耦合洪水预报系统开发。以陆气耦合建模研究成果为基础，采用服务器构建以及分布式数据库技术，搭建了跨平台自循环日滚动陆气耦合洪水预报系统，并其将加载并集成部署到三峡梯调中心水文预报系统上，有效延长了三峡水库入库洪水预报预见期，提高了洪水预报精度，形成了成熟的技术解决方案，并在金沙江下游梯级电站入库洪水预报工程问题上得到了推广应用及验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-21
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 洪水预报  11-15
  1.3 陆气耦合模型在洪水预报中的应用  15-18
  1.4 主要研究内容及方法创新  18-21
2 研究区域概况  21-25
  2.1 流域概况  21-22
  2.2 水文、气象概况  22-25
3 VIC 模型在三峡库区的应用研究  25-45
  3.1 VIC 模型概述  25-27
  3.2 模型基本原理  27-32
  3.3 建模过程  32-41
  3.4 模型参数率定  41-43
  3.5 模型检验  43-45
4 三峡库区定量降雨预报  45-53
  4.1 WRF 模式简介  45
  4.2 WRF 模式在三峡库区的应用  45-46
  4.3 WRF 模式降水预报效果检验  46-53
5 三峡库区陆气耦合洪水预报系统  53-62
  5.1 WRF 模式与 VIC 模型耦合  53-54
  5.2 陆气耦合洪水预报系统开发  54-56
  5.3 降雨预报的实时修正  56-59
  5.4 陆气耦合洪水预报效果检验  59-62
6 总结与展望  62-65
  6.1 总结  62-63
  6.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-73
附录 A 攻读硕士期间参与的科研项目  73-74
附录 B 攻读硕士期间发表的文章  74

分布式陆气耦合模型在洪水预报中的应用研究

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