定量降雨與實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的基于實(shí)測(cè)降雨的洪水預(yù)報(bào)方法，預(yù)見期較短，難以完全滿足防汛調(diào)度、洪水資源應(yīng)用等洪水管理的要求。本論文以增長洪水預(yù)報(bào)預(yù)見期為主要目標(biāo)，對(duì)引入降雨預(yù)報(bào)預(yù)見期的實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行了研究，側(cè)重?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)模式、陸面過程模型以及基于網(wǎng)格的流域匯流模型和實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)等方面問題。 本論文采用MC2模式(Mesoscale Compressible Community Model)作為動(dòng)力尺度降解的工具，進(jìn)行了具有預(yù)見期長達(dá)96 h，

2、空間分辨率達(dá)20 km和5 km的降雨預(yù)報(bào)研究。討論了預(yù)報(bào)區(qū)域范圍大小、時(shí)空分辨率和物理過程參數(shù)化方案等關(guān)鍵要素的確定和協(xié)調(diào)問題。選取了淮河流域1998年、2003年以及2005～2007年汛期資料對(duì)降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行了后期預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，結(jié)果表明，MC2模式對(duì)淮河流域暴雨的預(yù)報(bào)具有很好的能力，特別是對(duì)梅雨期強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)，無論其雨帶分布和結(jié)構(gòu)，抑或暴雨中心位置及強(qiáng)度，均能獲得較高的預(yù)報(bào)精度。 引入CLASS(Canadian Lan

3、d Surface Scheme)模型作為陸面過程模型，已與MC2模式耦合。原CLASS模型具有很強(qiáng)的模擬能量通量能力，但缺乏模擬重要的壤中流產(chǎn)流的機(jī)制。為此，本論文提出了對(duì)CLASS的產(chǎn)流模塊的改進(jìn)方案。改進(jìn)方案采用田間持水量閾值來實(shí)現(xiàn)壤中流的產(chǎn)生，引入了空間分布函數(shù)米表示土壤田問持水量在次網(wǎng)格內(nèi)的變化。選用了1998和1999年淮河流域能量與水分循環(huán)試驗(yàn)(HuBEX)的觀測(cè)資料，對(duì)改進(jìn)前后的CLASS模型進(jìn)行了點(diǎn)尺度和流域尺度的檢驗(yàn)

4、。結(jié)果表明，改進(jìn)后的CLASS模型，不僅保持原CLASS模型具有很好的模擬淮河流域不同地表和不同季節(jié)的能量通量、土壤溫度、土壤含水量過程以及總徑流量的功能，且對(duì)模擬洪峰流量、峰現(xiàn)時(shí)間和洪水過程的能力有了較大的提高，使產(chǎn)流過程的模擬大為改善。壤中流模擬引入CLASS模型，也為在短缺水文資料地區(qū)建立水文計(jì)算模型提供了很好的思路。 流域匯流是洪水預(yù)報(bào)的重要組成部分，為進(jìn)行流域洪水匯集的分布式模擬，本論文開發(fā)了基于網(wǎng)格的流域匯流模型。模

5、型基于數(shù)字水系，構(gòu)建河網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系；采用造床流量作為河段的參考穩(wěn)定流量，通過構(gòu)建地理因子和水力學(xué)因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，求解空間分布的匯流演算參數(shù)：基于新一代交互式數(shù)據(jù)語言(IDL)，設(shè)計(jì)開發(fā)計(jì)算程序。經(jīng)淮河流域?qū)嶋H洪水過程的檢驗(yàn)，表明該模型計(jì)算效率高，能夠較好地模擬洪水的時(shí)空演進(jìn)過程，成果具有較高的精度，滿足洪水預(yù)報(bào)的要求。 基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用計(jì)算服務(wù)器和客戶端的構(gòu)建方式，綜合運(yùn)用多種程序開發(fā)語言，開發(fā)了基于定量降雨預(yù)報(bào)的