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基于不同目标函数的WRF-Hydro模型参数敏感性研究 被引量:1
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作者 谷黄河 石怀轩 +2 位作者 孙敏涛 丁震 顾苏烨 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第1期61-69,共9页
水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期,陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景,但由于各物理过程参数化方案复杂,模型计... 水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期,陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景,但由于各物理过程参数化方案复杂,模型计算量大,对该模型的参数敏感性研究还不充分,也影响着模型的模拟精度。研究以湿润区的新安江上游屯溪流域为研究对象,构建多个单目标和多目标函数,并结合Morris全局参数敏感性分析方法,探究了WRF-Hydro模型在不同目标函数下的参数敏感性。结果表明:土壤参数(DKSAT、SMCMAX、BEXP)主要影响壤中流和地表径流,对径流量影响显著,尤其DKSAT最为敏感,直接影响水在土壤中的下渗速度,增大时基流量显著增高而洪峰流量则明显降低;产流参数(SLOPE、REFKDT)主要影响地表径流和基流分配,对洪水过程线形状有重要影响;河道汇流参数ManN影响汇流速度并主要控制峰现时间;植被参数MP对于总水量有一定影响;坡面汇流参数OVROUGHRTFAC和地下水参数Zmax则最不敏感。不同目标函数下的参数敏感性顺序和最优参数取值有一定差异,单目标函数中以相对误差为优化目标会更侧重于全年径流总量和低流量部分的模拟精度,而以效率系数和Kling-Gupta系数为目标则更侧重于场次洪水和高流量部分的模拟效果;基于几个单目标函数组合的多目标函数综合考虑了不同目标函数的影响,结果在一定程度上优于单目标函数。研究可为合理确定WRF-Hydro模型参数优化策略提供参考。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 Morris法 敏感性分析 多目标函数 洪水预报
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基于不同降水产品的WRF-Hydro模式径流模拟——以漳河流域为例 被引量:12
2
作者 高玉芳 吴雨晴 +1 位作者 彭涛 顾天威 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期299-306,共8页
以漳河流域为研究区域,以CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源降水融合数据和ERA5再分析降水资料为WRF-Hydro模式的输入,进行径流模拟,对比分析模拟径流与实测径流的差异,探讨基于两种降水数据的WRF-Hydro模式在漳河流域的径流模拟效果。结... 以漳河流域为研究区域,以CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源降水融合数据和ERA5再分析降水资料为WRF-Hydro模式的输入,进行径流模拟,对比分析模拟径流与实测径流的差异,探讨基于两种降水数据的WRF-Hydro模式在漳河流域的径流模拟效果。结果表明:三源降水融合数据的径流模拟效果较优,纳什系数均达到0.7以上,模拟径流与实测径流过程吻合较好;采用三源降水融合数据和ERA5再分析降水资料率定WRF-Hydro模式,以ERA5再分析降水资料为输入,径流模拟结果都不佳;总体而言,三源降水融合数据与WRF-Hydro模式耦合能够较好地模拟漳河流域径流过程。 展开更多
关键词 wrf-hydro模式 CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源降水融合数据 ERA5再分析资料 径流模拟
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WRF-Hydro模型在典型中小流域的日径流模拟研究 被引量:8
3
作者 刘洪波 菅浩然 孙明坤 《水文》 CSCD 北大核心 2021年第4期48-55,共8页
新一代蓄满超渗结合的水文气象模型WRF-Hydro可在陆面模式基础上进行精细的水文模拟。然而利用它进行日径流模拟的研究并不充足。将WRF-Hydro应用于半湿润的陈河流域和湿润的屯溪流域,并结合新安江模型以探索其在中小流域中的径流模拟能... 新一代蓄满超渗结合的水文气象模型WRF-Hydro可在陆面模式基础上进行精细的水文模拟。然而利用它进行日径流模拟的研究并不充足。将WRF-Hydro应用于半湿润的陈河流域和湿润的屯溪流域,并结合新安江模型以探索其在中小流域中的径流模拟能力,为流域的径流模拟和水资源管理提供参考。结果表明:WRF-Hydro在屯溪日径流模拟表现较好,在陈河表现一般。虽然高估屯溪2014的洪峰,但整体表现较好,NSE与新安江模型相当或稍弱;在陈河,WRF-Hydro只在降水或径流较大的年份中表现较好,此时NSE稍弱于新安江模型。WRF-Hydro的表现与降雨径流关系的非线性程度有关,当降水或径流较小时模型表现可能不理想,这说明其计算超渗径流的机制仍需改进。该模型在湿润地区有较好的应用潜力;而应用在半湿润地区,可能需要更高质量的输入数据。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 日径流模拟 半湿润地区 湿润地区 中小流域 新安江模型
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中国半湿润流域WRF-Hydro模型参数敏感性分析 被引量:6
4
作者 李致家 龚俊超 孙明坤 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1-8,55,共9页
为提高WRF-Hydro模型在中国半湿润流域的模拟预报精度,以半湿润的陈河流域为研究对象,选取了WRF-Hydro模型中土层厚度乘子、水箱模型指数、土层渗透系数、地表截留深乘子、地表糙率乘子和河道糙率乘子6个参数进行敏感性分析。通过数据... 为提高WRF-Hydro模型在中国半湿润流域的模拟预报精度,以半湿润的陈河流域为研究对象,选取了WRF-Hydro模型中土层厚度乘子、水箱模型指数、土层渗透系数、地表截留深乘子、地表糙率乘子和河道糙率乘子6个参数进行敏感性分析。通过数据模拟这6个参数在合理取值范围内的不同取值对洪水模拟及各评价指标的影响,定性分析了各参数的敏感性,并采用修正的Morris筛选法定量判断各参数的敏感性。结果表明:土层厚度乘子、土层渗透系数及河道曼宁糙率非常敏感,根据目标函数与典型洪水分析,建议分别在0.1~1.0、0.0~1.0、0.5~1.5内取值。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 参数敏感性 半湿润流域 修正的Morris筛选法
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基于WRF-Hydro模式的沂河流域水文气象模拟参数优化研究
5
作者 刘俊杰 高金兰 +3 位作者 刘蕾 邵月红 吴必文 程智 《气象与环境学报》 2023年第2期20-27,共8页
为优化适用于沂河流域WRF-Hydro模式水文气象预报模拟的参数方案,利用中国区域地面气象要素驱动数据与沂河流域内气象站点实测降雨数据驱动WRF-Hydro模式,采用分布率定法对模式几项主要的水文参数进行参数率定分析,选取相似暴雨引发的... 为优化适用于沂河流域WRF-Hydro模式水文气象预报模拟的参数方案,利用中国区域地面气象要素驱动数据与沂河流域内气象站点实测降雨数据驱动WRF-Hydro模式,采用分布率定法对模式几项主要的水文参数进行参数率定分析,选取相似暴雨引发的洪水过程对率定结果进行参数拟合验证。结果表明:WRF-Hydro模式的入渗系数和地表粗糙度对产流量影响具有非线性特征;河道曼宁糙率同时对产流量和汇流速度均有较明显的影响,曼宁糙率系数越小,汇流速度越快,产流量越大,峰现时间越早。入渗系数和河道曼宁糙率在所有率定参数中最敏感,尤其在非饱和土壤条件下。当入渗系数和河道曼宁糙率乘子分别为1.5和0.7、地表持水深度和地表粗糙度取模式默认值1.0时,径流过程模拟效果最优。 展开更多
关键词 淮河流域 wrf-hydro模式 径流模拟 参数率定
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基于LSTM实时校正的WRF/WRF-Hydro耦合径流预报 被引量:18
6
作者 刘昱辰 刘佳 +2 位作者 刘录三 李传哲 王瑜 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1334-1346,共13页
为改进WRF/WRF-Hydro陆气耦合系统的径流预报效果,减小耦合系统在峰现时间、洪峰流量预报上的误差,本文在使用变分数据同化技术充分降低预报降雨误差水平的基础上,采用长短期记忆人工神经网络LSTM对WRF/WRF-Hydro耦合系统的径流预报过... 为改进WRF/WRF-Hydro陆气耦合系统的径流预报效果,减小耦合系统在峰现时间、洪峰流量预报上的误差,本文在使用变分数据同化技术充分降低预报降雨误差水平的基础上,采用长短期记忆人工神经网络LSTM对WRF/WRF-Hydro耦合系统的径流预报过程开展了实时校正研究,并与自回归滑动平均模型ARMA实时校正结果进行对比。研究结果表明,通过数据同化技术可有效提升WRF模式降雨预报精度,降低WRF-Hydro模式的输入误差,但径流预报准确性仍有待提升。对比LSTM和ARMA两种实时校正模型对耦合径流预报结果的实时校正:在前3 h预见期,两种模型在中国北方半湿润、半干旱地区山区小流域6场典型洪水预报中的表现基本接近,除场次4外,LSTM和ARMA两种模型在3 h预见期的衰减速率分别为2.04~23.08和9.18~36.47,随着预见期的延长,LSTM径流预报精度的衰减速度在整体上慢于ARMA模型,预报效果优于ARMA模型。 展开更多
关键词 LSTM 实时校正 WRF/wrf-hydro耦合系统 径流预报 数据同化
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WRF-Hydro模型与新安江模型在陈河流域的应用对比 被引量:21
7
作者 孙明坤 李致家 +6 位作者 刘志雨 侯爱中 霍文博 温娅惠 孔祥意 戴金旺 梁世强 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期850-864,共15页
本文利用全球陆面数据同化系统与降雨观测数据,以陕西半湿润区陈河流域为研究对象,驱动WRF-Hydro模型,研究该模型的表现和适用性,并在结构、参数、输入输出和模拟结果方面与新安江模型对比.考虑到次表面层与实际包气带的区别,引入土层... 本文利用全球陆面数据同化系统与降雨观测数据,以陕西半湿润区陈河流域为研究对象,驱动WRF-Hydro模型,研究该模型的表现和适用性,并在结构、参数、输入输出和模拟结果方面与新安江模型对比.考虑到次表面层与实际包气带的区别,引入土层厚度乘子ZSOILFAC对前者进行等比缩放,发现其与新安江模型反推包气带的厚度有较好的一致性.研究表明:在陈河流域中WRF-Hydro计算步长须在建议值的基础上缩小;WRF-Hydro模型善于模拟洪水细节,新安江模型表现好且稳定;前者的径流深和洪峰合格率平于或略低于后者;在两个指标均合格的洪水中,前者平均均方根误差比后者小21.5%,但对于其他洪水,前者平均均方根误差比后者大56.2%;WRF-Hydro在洪水起涨时刻模拟较好,表现出其在中小流域应用的潜力. 展开更多
关键词 wrf-hydro模型系统 新安江模型 洪水模拟 分布式模型 陆气耦合模型 GLDAS再分析数据 陈河流域
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基于多源降水融合驱动的WRF-Hydro模型在中小河流洪水预报中的适用性 被引量:19
8
作者 晁丽君 张珂 +1 位作者 陈新宇 王国庆 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期55-64,共10页
从提高驱动数据(降水)的质量和时空分辨率出发,评估了基于混合地理加权回归截尾函数(MGWR-BI)多源降水融合算法的有效性,以及融合降水对WRF-Hydro模型计算结果的影响。将融合降水数据用于WRF-Hydro模型中进行子午河流域的洪水预报,并与... 从提高驱动数据(降水)的质量和时空分辨率出发,评估了基于混合地理加权回归截尾函数(MGWR-BI)多源降水融合算法的有效性,以及融合降水对WRF-Hydro模型计算结果的影响。将融合降水数据用于WRF-Hydro模型中进行子午河流域的洪水预报,并与站点实测降水数据进行比较,结果表明,融合降水的精度高于原始CMORPH卫星降尺度降水,融合降水数据驱动WRF-Hydro模型比CMORPH卫星降尺度降水数据能更好地预报与模拟洪水事件,WRF-Hydro模型具有中小河流洪水预报的潜在优势。 展开更多
关键词 多源降水融合 卫星降水 MGWR-BI算法 wrf-hydro模型 洪水预报 中小河流
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基于WRF-Hydro模式的清江流域洪水模拟研究 被引量:9
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作者 顾天威 陈耀登 +2 位作者 高玉芳 彭涛 胡泊 《水文》 CSCD 北大核心 2021年第3期63-68,18,共7页
基于WRF-Hydro模式构建了洪水预报模型,开展了清江流域的洪水模拟研究。利用2015~2017年9场典型洪水过程进行了流域内模式的参数率定,并基于2017~2018年4场典型洪水过程分析探讨了模型对清江流域洪水的模拟效果。结果表明:在率定及验证... 基于WRF-Hydro模式构建了洪水预报模型,开展了清江流域的洪水模拟研究。利用2015~2017年9场典型洪水过程进行了流域内模式的参数率定,并基于2017~2018年4场典型洪水过程分析探讨了模型对清江流域洪水的模拟效果。结果表明:在率定及验证期的13场典型洪水过程的逐小时模拟中,纳什效率系数介于0.50~0.94之间,单洪峰过程的模拟效果整体优于多洪峰过程。本研究构建的基于WRF-Hydro模式的洪水预报模型能够适用于地形复杂的清江流域,为进一步构建类似区域的大气-水文耦合预报模型奠定了基础。 展开更多
关键词 洪水模拟 wrf-hydro模式 清江流域 适用性
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高分辨率融合降水驱动下的WRF/WRF-Hydro耦合模拟研究 被引量:6
10
作者 王维 刘佳 +3 位作者 李传哲 于恩涛 王一之 邱庆泰 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期125-134,共10页
为了满足陆面水文模式和数值大气模式耦合构建降雨径流模拟系统的需求,构建了基于天气雷达与雨量站观测降水的3种高分辨率降水数据(雷达估测降水、雨量站插值降水和基于雷达与雨量站观测数据的融合降水),采用雨量站插值降水和融合降水... 为了满足陆面水文模式和数值大气模式耦合构建降雨径流模拟系统的需求,构建了基于天气雷达与雨量站观测降水的3种高分辨率降水数据(雷达估测降水、雨量站插值降水和基于雷达与雨量站观测数据的融合降水),采用雨量站插值降水和融合降水数据对陆面水文模式WRF-Hydro的关键产汇流参数进行率定,探讨了不同降水驱动WRF-Hydro开展径流模拟在我国北方山区中小尺度流域的适用性。结果表明:融合降水的误差指标相比传统插值降水有不同程度的改善,融合降水的时空准确性也更为突出;采用雨量站插值降水和融合降水均可有效改善WRF-Hydro的关键产汇流参数,其中融合降水率定参数组的洪水模拟效果要优于雨量站插值降水;以高分辨率融合降水数据为驱动,可获得更准确的WRF-Hydro关键产汇流参数,有效提高WRF/WRF-Hydro陆气耦合系统在研究流域的适用性。 展开更多
关键词 降雨径流模拟 高分辨率融合降水 雨量站插值降水 WRF wrf-hydro 天气雷达
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WRF-Hydro模式在水文模拟与预报应用中的研究进展 被引量:9
11
作者 刘昱辰 刘佳 +2 位作者 李传哲 王维 焦裕飞 《水电能源科学》 北大核心 2019年第11期1-5,共5页
介绍了WRF-Hydro模式的应用进展,探讨和总结了WRF-Hydro在水文模拟与预报中的应用概况、主要参数的敏感性及在应用中WRF/WRF-Hydro双耦模式与WRF独立运行模式的异同。结果表明,WRFHydro能够对水循环关键要素如降水、土壤湿度、产流等实... 介绍了WRF-Hydro模式的应用进展,探讨和总结了WRF-Hydro在水文模拟与预报中的应用概况、主要参数的敏感性及在应用中WRF/WRF-Hydro双耦模式与WRF独立运行模式的异同。结果表明,WRFHydro能够对水循环关键要素如降水、土壤湿度、产流等实现在耦合、非耦合情况下的模拟和预报,是具有物理机制的数值预报工具,能够进一步改进水文气象要素的模拟和预报能力;在应用和分析其水文性能前,应对WRF-Hydro的主要参数进行敏感性试验和率定。通常,入渗系数被认为是对产流量影响最敏感的参数,曼宁糙率是对流量过程线影响最大的参数;与WRF模式相比,WRF/WRF-Hydro双耦模式能够在不同空间网格上实现对大气、陆面和水文过程的多尺度模拟,能够更好地模拟降雨和陆面水循环过程;WRF-Hydro与大气模式的耦合将成为未来大气水文耦合研究的发展趋势,但现在双向耦合的研究尚未完全成熟,还需在更多不同气候区的不同类型流域、针对不同降雨产流过程进行进一步的验证,同时开展参数优化技术研究,以提高水文气象要素的模拟预报能力。 展开更多
关键词 wrf-hydro模式 水文模拟与预报 敏感性参数 双向耦合 研究进展
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基于雷达估测降雨及WRF-Hydro模型的典型山洪模拟研究 被引量:6
12
作者 胡迎春 陈耀登 +1 位作者 高玉芳 彭涛 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第1期254-263,共10页
受复杂地形与基础气象水文资料缺乏限制,山区小尺度流域的水文预警预报技术较为薄弱,利用高分辨率雷达观测资料驱动分布式水文模型是提高山区小流域洪水预报性能的有效途径之一。本文以位于重庆中部的山区小流域二河流域为研究区域,开... 受复杂地形与基础气象水文资料缺乏限制,山区小尺度流域的水文预警预报技术较为薄弱,利用高分辨率雷达观测资料驱动分布式水文模型是提高山区小流域洪水预报性能的有效途径之一。本文以位于重庆中部的山区小流域二河流域为研究区域,开展基于雷达估测降雨数据的WRF-Hydro模型在山区小流域的山洪模拟研究,以评估雷达估测降雨的水文应用效果和WRF-Hydro模型在山区小流域的适用性。选取流域内典型的暴雨洪水过程,利用S波段的多普勒天气雷达的估测降雨数据驱动WRF-Hydro模型,并结合新安江模型进一步对比分析模拟效果。研究结果表明:(1)在二河流域,采用雷达估测降雨数据驱动WRF-Hydro模型,可以较好地模拟洪水过程、洪水流量以及峰现时间,纳什效率系数高于0.65,克林-古普塔效率系数高于0.50,相关系数高于0.85。(2)将WRF-Hydro模型与新安江模型进行比较分析,在二河流域,WRF-Hydro模型的模拟效果优于新安江模型,纳什系数差值0.03,相关系数差值为0.04,进一步表明WRF-Hydro模型在山区小流域较优的洪水模拟性能。总体而言,基于雷达估测降雨数据的WRF-Hydro模型在二河流域表现出了良好的模拟洪水的性能,可进一步在类似小尺度山区流域进行应用研究。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 山区小流域 雷达估测降雨 洪水预报 新安江模型
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WRF-Hydro模型参数在河西内陆河流域的敏感性分析 被引量:6
13
作者 郭晨煜 吕海深 +1 位作者 朱永华 汪翔 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第6期120-127,共8页
为研究WRF-Hydro模型参数在河西内陆河流域的敏感性,以西营河流域九条岭水文站以上区域为研究区,在离线模式下利用2015—2018年的全球预报系统(GFS)数据驱动WRF-Hydro模型。基于LH-OAT方法对WRF-Hydro模型的6个主要参数对不同评价指标... 为研究WRF-Hydro模型参数在河西内陆河流域的敏感性,以西营河流域九条岭水文站以上区域为研究区,在离线模式下利用2015—2018年的全球预报系统(GFS)数据驱动WRF-Hydro模型。基于LH-OAT方法对WRF-Hydro模型的6个主要参数对不同评价指标和空间分辨率的汇流演算网格的敏感性进行了分析,定量计算了各参数的敏感性指标,划分了敏感度等级,并结合典型洪水分析了各参数对洪水过程线的具体影响。结果表明:河道曼宁糙率乘子(MANNFAC)为极敏感参数,入渗系数(REFKDT)、土壤饱和导水率(REFDK)、深层导水系数(slope)为敏感参数,地表糙率乘子(OVROUGHRTFAC)为一般敏感参数,地表持水深度乘子(RETDEPRTFAC)为不敏感参数;各参数的敏感性并不是一成不变的,参数敏感度会受到评价指标的影响,有一定程度的变化;随着汇流演算网格空间分辨率的变化,各参数全局敏感度也会有小幅变化,但参数的全局敏感度等级不发生改变;MANNFAC对峰现时间的调节效果最好,REFKDT和REFDK对洪量和洪峰流量的调节效果显著,slope可以很好地调节洪水过程线的形状。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 参数敏感性分析 LH-OAT方法 河西内陆河流域
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WRF-Hydro模式结合不同降水产品模拟清江流域径流的效果分析 被引量:1
14
作者 聂童 高玉芳 +1 位作者 彭涛 武雅珍 《暴雨灾害》 2023年第4期395-405,共11页
以2016—2017年清江流域2次大径流事件和3次小径流事件为研究对象,首先,分析了CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源融合降水产品(CMPAS)、中国全球大气再分析产品(CRA)和雨量站降雨资料(Gauge)3种产品的降水时空分布特征;然后,基于径流事件... 以2016—2017年清江流域2次大径流事件和3次小径流事件为研究对象,首先,分析了CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源融合降水产品(CMPAS)、中国全球大气再分析产品(CRA)和雨量站降雨资料(Gauge)3种产品的降水时空分布特征;然后,基于径流事件实况与不同降水产品的特点,设计了两种径流模拟试验方案,对3种产品的降水数据输入WRF-Hydro模式的径流模拟结果进行分析。最后,结合降水时空分布差异,探讨3种降水产品在径流模拟中的应用效果。结果表明:(1)5次径流事件中,3种降水产品探测的降雨中心、雨带位置和走向大致相同,流域内面雨量随时间变化趋势较为一致。(2)两种试验方案下,3种降水产品均能模拟出各次径流事件。对大径流事件,CMPAS的模拟效果最优,相关系数均在0.76以上、纳什效率系数均在0.63以上;对小径流事件,Gauge的模拟效果最优,相关系数均在0.75以上,纳什效率系数均在0.48以上;CRA无论对大、小径流事件,其模拟效果相对都较差,但参数经重新率定后,其模拟效果明显改善。(3)3种降水产品经重新率定参数后(方案2),其在峰现、涨水、退水各时段的径流模拟效果改善不同。对小径流事件,相对涨水和退水时段,各产品在峰现时段的模拟效果改善较为明显,而对大径流事件,3种降水产品在各时段的模拟效果均无明显改善。 展开更多
关键词 三源融合降水 再分析数据 雨量站降水 wrf-hydro模式 径流模拟
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WRF-Hydro大气-陆面-水文耦合模式应用研究综述 被引量:2
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作者 李振洁 孟宪红 +5 位作者 舒乐乐 赵林 李照国 邓明珊 陈亚玲 陈昊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第4期809-825,共17页
在人类活动加重气候变暖的背景下,极端水文气象事件发生概率增加。数值模式作为研究水循环和极端水文事件的有效工具,已在全球范围内得到广泛应用。为深入理解气候变化背景下全球陆地水循环时空演变规律,揭示大气-陆面-水文互馈机制,大... 在人类活动加重气候变暖的背景下,极端水文气象事件发生概率增加。数值模式作为研究水循环和极端水文事件的有效工具,已在全球范围内得到广泛应用。为深入理解气候变化背景下全球陆地水循环时空演变规律,揭示大气-陆面-水文互馈机制,大气-陆面-水文耦合过程模拟研究已成为国际大气、水文等学科研究的热点之一。本文首先回顾和梳理了大气-陆面-水文耦合模式的发展历程,阐明了大气-陆面-水文耦合模式WRF-Hydro(Weather Research and Forecasting Model Hydrological modeling system)的优势,并系统总结了WRF-Hydro模式的主要敏感性参数分析及模式在对地表径流、土壤湿度、能量水分循环以及相关大气和水文过程等方面的应用。最后探讨WRF-Hydro大气-陆面-水文耦合模式未来发展趋势,提出应着眼于发展有效的尺度转换方案、完善参数化方案以及开展流域内大气、水文变量时空分布高分辨率模拟等方面,以期系统提升耦合模式对大气、陆面过程及水文过程的刻画能力。 展开更多
关键词 wrf-hydro模式 大气-陆面-水文耦合 研究进展 水文
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不同降水产品及WRF-Hydro模式在黄河源区的适用性分析 被引量:1
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作者 陈亚玲 文军 +4 位作者 杨传国 龙银平 李光伟 贾何佳 刘正 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期923-937,共15页
黄河源区是黄河流域主要的产流区和水源涵养区,研究和探索该区域陆面水文过程对理解陆面过程及水文循环特征,揭示陆面—水文耦合过程具有重要的科学意义。本研究基于2009~2018年中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据(China Meteoro... 黄河源区是黄河流域主要的产流区和水源涵养区,研究和探索该区域陆面水文过程对理解陆面过程及水文循环特征,揭示陆面—水文耦合过程具有重要的科学意义。本研究基于2009~2018年中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据(China Meteorological Forcing Dataset,简称CMFD)、全球高分辨率降水数据集(Climate Prediction Center Morphing Technique,简称CMORPH)、热带降雨测量卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,简称TRMM)及全球陆地数据同化系统(Global Land Data Assimilation System,简称GLDAS)降水,评估了四类降水产品在黄河源区的降水精度,在此基础上,利用最优降水数据驱动独立运行的天气研究预报及水文耦合模型系统(Weather Research and Forecasting Model Hydrological modeling system,简称WRF-Hydro),探究该模式在黄河源区径流模拟的适用性。结果表明:四类降水产品均能够反映出降水的分布特征,但在量值及细节捕捉上存在显著差异。CMFD在不同时空尺度上都能很好地捕捉到降水的演变特征,其与日观测降水的相关系数达到0.99,均方根误差仅为0.25 mm。在表征降水能力方面,四类降水产品总体表现为CMFD>CMORPH>TRMM>GLDAS,CMFD的平均探测成功率(Critical Success Index,简称CSI)在0.93以上。经参数率定后的WRF-Hydro模式在黄河源区月径流模拟方面表现较好,率定期纳什系数(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,简称NSE)均在0.92以上,而验证期丰水年模拟结果明显好于枯水年(NSE=0.15),这与降水和径流的非线性程度有关。本研究方案和结果为亚寒带半干旱气候区大尺度流域水文模拟及径流预测提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 黄河源区(SRYR) 降水产品 wrf-hydro模式 径流模拟
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WRF-Hydro模型在生态水文中的研究进展
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作者 刘晨 张成福 +3 位作者 苗林 贺帅 王雨晴 丁素芹 《绿色科技》 2021年第24期106-110,共5页
WRF-Hydro模型仿真效果优良,预测精度高,具有广阔的应用前景,WRF-Hydro可以在耦合和非耦合条件下对降水、土壤水分和径流等水循环关键要素进行模拟和预测,WRF-Hydro作为一种具有物理机制的数值预报工具,可以进一步提高水文要素和气象要... WRF-Hydro模型仿真效果优良,预测精度高,具有广阔的应用前景,WRF-Hydro可以在耦合和非耦合条件下对降水、土壤水分和径流等水循环关键要素进行模拟和预测,WRF-Hydro作为一种具有物理机制的数值预报工具,可以进一步提高水文要素和气象要素的模拟预报能力。基于此,对WRF-Hydro模型在国内生态水文学中的应用现状进行了归纳和总结,并对WRF-Hydro模型未来的发展趋势进行了展望:通过对参数进行优化可以有效解决参数效应和过参数化问题,混合同化可大大提高模型效率和精度,耦合模式具有多项优势,未来研究的重点应集中在陆气耦合研究。 展开更多
关键词 wrf-hydro 生态水文模拟 双向耦合
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基于CLDAS-Prcp多源融合降水产品的WRFHydro模式在綦江流域的水文效用 被引量:16
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作者 粟运 师春香 +3 位作者 毛文书 孙帅 谢冰绮 翟丹华 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第3期617-629,共13页
为了提升对中小尺度流域的径流模拟和洪水预报能力,给防灾减灾和科学研究提供参考依据,本文评估了CLDAS-Prcp多源融合降水产品在中小尺度流域中的水文效用以及WRF-Hydro模式在中小尺度流域中的模拟效果。首先利用CLDAS-Prcp多源融合降... 为了提升对中小尺度流域的径流模拟和洪水预报能力,给防灾减灾和科学研究提供参考依据,本文评估了CLDAS-Prcp多源融合降水产品在中小尺度流域中的水文效用以及WRF-Hydro模式在中小尺度流域中的模拟效果。首先利用CLDAS-Prcp多源融合降水产品和IMERG-Final多源融合降水产品分析了綦江流域7个典型洪水个例中的累计降水量空间分布特征以及小时面雨量时序变化特征,再利用两种多源融合降水产品分别驱动WRF-Hydro模式对綦江流域7个典型的洪水个例进行模拟,并与实测径流量进行对比分析。结果表明:(1)CLDAS-Prcp在累计降水量空间分布上比IMERG-Final刻画出了更多的细节,大值落区和降水总量上也更为准确;两种降水产品都能较好地刻画流域小时面雨量在洪水时段的变化趋势,CLDAS-Prcp在面雨量峰值以及变化趋势上更贴近观测数据。(2)基于CLDAS-Prcp多源融合降水产品的4场径流模拟中,有3场径流模拟的纳什系数高于0.9,表现优异;基于IMERG-Final多源融合降水产品的4场径流模拟中,除20200622号洪水事件外,其余场次模拟的纳什系数皆低于0.7,说明基于CLDAS-Prcp融合降水产品的参数率定以及径流模拟要优于IMERG-Final融合降水产品。(3)WRF-Hydro模式可以很好模拟出洪水个例的洪峰流量,准确地再现了洪峰出现的时间,能够较好地刻画洪水过程的细节。总体而言,CLDAS-Prcp多源融合降水产品和WRF-Hydro模式可以很好地应用在中小尺度流域的水文模拟中。 展开更多
关键词 CLDAS-Prcp 多源融合降水 IMERG-Final 径流模拟 洪水 wrf-hydro模式
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基于气象水文水动力耦合模型的流域尺度洪水预报方法:以北江流域为例 被引量:3
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作者 韩赟希 张昕 +2 位作者 王自法 周良辰 朱龙祥 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第11期4397-4408,共12页
针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流... 针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流、汇流等水循环关键要素。在耦合情况下,将WRF-Hydro模式模拟的径流过程作为CaMa-Flood模型的边界条件,从而实现对整个流域的洪水淹没模拟。研究结果表明:在经过参数率定的WRF-Hydro水文模型中,针对验证期的5场典型洪水事件,皮尔逊相关系数均高于0.8,纳什效率系数在0.52~0.71,在预报期的三个洪水事件中,洪峰的平均误差为22.2%。在水文水动力模型耦合后,能够准确地捕捉洪水淹没与降雨强度、洪水流量变化之间的关系,进而提供洪水发生后洪泛区的淹没深度和范围等关键信息。本文构建的降雨径流-洪水淹没模型能够适用于地形复杂、降雨时空分布不均匀的北江流域,为类似半湿润流域的洪水预报提供了有益参考,同时也为水文水动力模型耦合的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 北江流域 wrf-hydro水文模型 CaMa-Flood水动力模型 洪水预报 洪水淹没模拟
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Coupling analysis of short-term weather and runoff in an arid lake basin of China 被引量:1
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作者 WANG Jie LIU Dongwei +3 位作者 TIAN Songni HU Yuehong MA Jiali WANG Lixin 《Regional Sustainability》 2021年第3期264-279,共16页
Changes in the weather will cause variations in the hydrological system.Arid areas,with fragile hydrological systems,are very sensitive to changes in the weather,so the coupling analysis of short-term weather and runo... Changes in the weather will cause variations in the hydrological system.Arid areas,with fragile hydrological systems,are very sensitive to changes in the weather,so the coupling analysis of short-term weather and runoff in arid areas is of great significance.The Daihai Lake is a closed inland lake in an arid area of China.In this paper,Weather Research and Forecasting model mode-Hydrological module(WRF-HYDRO)is used to simulate the coupling of weather and hydrology in the Daihai Lake Basin.Regional optimization of WRF-HYDRO is carried out to determine the optimal parameters.The optimal WRF-HYDRO model is applied to couple the short-term weather and runoff in the Daihai Lake Basin to reproduce several rainstorm and flood events.It is found that runoff infiltration parameter(REFKDT)in WRF-HYDRO is the parameter that has the most severe effect on runoff in the Daihai Lake Basin.WRF-HYDRO can capture the rainstorm moment of the rainstorm events in the Daihai Lake Basin,especially the first rainstorm moment,and its simulation accuracy is good.WRF-HYDRO has a strong ability to capture flood peak,but there is a discrepancy between WRF-HYDRO flood peak and Soil Conservation Service Curve Number(SCS-CN)calculation result at the flood peak moment.The northern part of Zuoyun County should guard against the occurrence of flood disaster in wet season.The coupling of weatherand hydrology can not only make up for the lack of runoff data in arid basins,but also provide a basis for water resources management and disaster prevention and mitigation in the basins. 展开更多
关键词 Rainfall simulation Runoff simulation wrf-hydro Soil Conservation Service Curve Number Flood peak Parameter calibration Daihai Lake Basin
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