WRF模型使用： （1）以降雨為自變量，其他要素采用相同的數據來源，對比模式輸出結果，探究降雨因子的影響。北大核心  摘要WRF-Hydro模型是一種基于物理過程的網格化分布式陸氣耦合模型，適用于洪水預報、氣候變化分析與流域水資源綜 合管理等多個領域，其模擬精度受到模型輸入與參數的顯著影響，尤其是小時尺度降水輸入數據的影響最大?，F有的長系列 小時尺度降水產品較少，本研究以具有較高精度的融合降水產品CMORPH（Climate Prediction Center MORPHing technique） 與CMFD（China Meteorological Forcing Dataset）作為模型輸入，以新安江流域上游屯溪流域2013~2018年18場洪水過程作 為研究對象，分析了兩種融合降水產品在屯溪流域降雨量的時空分布特征，探究了兩種融合降水產品驅動WRF-hydro模型對 中小尺度流域山洪過程模擬的適用性。結果表明：對比站點實測降水，CMORPH融合降水數據在降水峰值、降水量方面精度 更高，而CMFD融合降水數據高估了流域降水量，尤其對降水峰值高估更明顯，同時CMORPH融合降水數據在不同時間尺 度上均有更高的精度?；?CMORPH 融合降水數據的模擬結果中，僅三場洪水模擬結果納什系數小于 0.8（其中一場小于 0.7），總合格率為94%，達到甲級精度；而基于CMFD融合降水數據的洪水模擬總合格率為67%，為丙級精度。同時，模型 對大洪水的模擬精度優于小洪水過程。總的來說，高分辨率CMORPH融合降水產品驅動的WRF-Hydro模型能夠很好地適用 于中小流域的山洪過程模擬。 研究方法模型運行所需的氣象驅動數據中的降水數據分別來自2013~2018年的CMFD和CMORPH融合降水 數據集，其他氣象驅動要素采用CMFD數據。為了更好地比較兩種融合降水數據的分布特征，使用原始分 辨率的融合降水數據與流域內站點觀測逐小時數據進行比較。由于流域內站點較少，補充CN05.1格點化數 據集比較分析降水產品空間分布特征，該數據集由2400余個中國地面氣象臺站的觀測資料插值獲得，分 辨率為0.25°，在中國東部觀測臺站密集地區精度較高。在比較不同降水數據的時序變化特征時，面雨量是 由區域內各個格點的總降水空間平均后得到的。匯流模塊所需的高分辨率地形數據來自地理空間數據云， 實測洪水資料來自水文年鑒。  本研究采用納什效率系數(??????)、峰現時差(???)、洪峰相對誤差(?????)與洪量相對誤差(?????)對徑流模擬 效果進行評估。  研究結果       研究結論基于2013～2018年CMFD與CMORPH小時級融合降水產品，本研究首先分析了兩種產品在中小流域 山洪過程中的時空分布特征，評估了兩種融合降水產品的精度。再分別驅動WRF-hydro模型進行參數率定 和徑流模擬，探究了不同融合降水產品驅動的WRF-Hydro模型在中小流域山洪過程模擬的適用性。主要結 論如下： （1）屯溪流域降水分布具有顯著的不均勻性。兩種融合降水產品都能較好的刻畫研究區降水空間分布 特征，CMORPH融合降水產品在降水峰值與降水量方面均有較高精度，而 CMFD產品對降水量存在一定的 高估，尤其降水峰值偏大明顯。在降水的時間分布特征方面，CMORPH在不同時間尺度上也均具有較高的 精度，降水年內年際變化與站點觀測基本一致。而CMFD雖然降水過程線變化趨勢與站點觀測相吻合，但 在降水較多的5~9月份明顯高估了流域內的降水量。整體上，CMORPH高分辨率融合降水產品具有更高的 精度。 （2）WRF-hydro 模型參數率定的結果表明，最敏感的參數為飽和土壤導水率(??????????)，其次是深層有效 產流系數(??????????)，最不敏感參數為入滲系數(????????????)與地表糙率(????????????????????????)，這 與流域特點相吻合。 流域土壤主要為壤土和砂土且地形落差大，因此入滲系數大，模擬結果對??????????與??????????更敏感；流域內植被 覆蓋高、截流能力強，導致地表糙率較大。 （3）不同降水產品的徑流模擬結果表明，洪水發生時段的降水量的準確性對模擬結果的精度有很大影 響。采用高分辨率融合降水產品，可以顯著提高模型的徑流模擬效果?；贑MORPH融合降水產品的徑流 模擬要優于CMFD融合降水產品，模擬合格率為94%，比 CMFD模擬結果高27%，可以很好的模擬洪水過 程線、洪峰流量與峰現時間。同時，模型對大洪水事件的過程模擬優于小洪水事件，CMORPH與CMFD融 合降水的大洪水事件 ?????? ??????分別比小洪水事件高9.6%與57.1%，但大洪水事件的總洪水流量模擬誤差比小洪 水事件更大?？偟膩碚f，基于CMORPH融合降水產品的WRF-Hydro模型能夠很好地應用于中小流域的山 洪過程模擬。 本研究討論了基于CMORH與CMFD融合降水產品的WRF-hydro模型在中小流域山洪模擬的適用性， 證明了融合降水產品的分辨率與質量對中小流域山洪過程模擬存在顯著影響，為與屯溪流域氣象水文條件 類似的中小尺度流域基于 WRF-Hydro 模型的山洪過程模擬研究提供參考。未來有望通過建立陸氣耦合模 型，實現中小尺度流域山洪過程的實時模擬，進一步提高山洪預報預見期，為山洪災害的有效防御提供科技 支撐。 |
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