基于TOPSIS的长江上游流域降水模拟与预报研究

为研究长江上游流域高精度的短期降水模拟和预报,优选适宜于流域的WRF模式参数化方案组合,构建了模式中不同微物理过程、陆面过程和积云参数化方案组合,建立了包含平均绝对误差、布莱尔评分、TS评分和合格率多个指标的定量综合评价体系,提出了基于TOPSIS多属性决策的最优参数化方案优选方法,并在长江上游流域选取了4场典型强降雨过程进行模拟分析。研究结果表明:在长江上游流域采用微物理过程WSM3方案、陆面过程Noah方案、积云参数KF方案条件下,WRF模拟降水与实测降水的空间分布和降水量级更为相符。     

复杂地形区域风场物理过程参数化方案敏感性分析

在地形比较复杂的山地地区,WRF中尺度气象模式对风电场风资源评估和预测的准确性受物理过程参数化方案选取的影响。研究边界层参数化选取了YSU、MYJ和ACM2方案;陆面过程参数化方案选取了Noah、RUC和Pleim-Xiu方案,对湖南省湘西自治州某风电场区域,采用1 km×1 km水平分辨率进行数值模拟研究,分析9种不同试验方案对模拟结果的影响,结合实测的数据对物理过程参数化方案进行敏感性分析。研究表明:对于区域的风速模拟计算,在测风年(2006年9月1日—2007年8月31日)春季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Pleim-Xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程。研究成果为复杂地形区域风场的应用提供参考。     

山洪预警WRF模式不同物理方案组合对比试验

为了获得致灾山洪降水预报的最佳物理方案组合,基于WRF模式,采用不同物理方案组合对长江流域历史山洪过程,进行了对比试验和检验。采用TS评分法,评估了不同试验方案对各量级降水的预报能力,综合得出了最佳物理过程。结果表明:微物理参数化采用WSM6,对流参数化采用Kfeta模拟的雨带范围和降水强度与实况吻合的最好,预报效果最稳定。证明了物理模式的合理选择对山洪预报结果影响较大。     

引江济淮凤凰颈泵站基坑降水方案优化

闸站基坑开挖过程中的降水问题重要且复杂.采用"大井法"和数值模拟2种方法,对引江济淮工程中凤凰颈泵站改造的基坑涌水量进行了计算.基于三维渗流模型对基坑降水方案作了优化研究,对比分析了降水井的空间布置和井深度变化对基坑降水效果的影响,并综合考虑了工程经济性和施工便捷性,最终得到了推荐的降水方案.通过对各降水方案的分析可知...     

基于WRF的北京副中心强降水模拟

以北京副中心北运河生态带、城北、河西和两河片区为研究区,选取典型强降水过程,基于新一代中尺度天气研究和预报模式（weather research and forecasting model,WRF）,通过对物理参数化方案的优选,构建适用于北京副中心的数值天气模型。通过区域大气模式可以实现定量降水模拟与预报,为缺乏降水资料地区的相关研究提供数据支撑。研究结果表明：不同参数化方案的模拟结果差异较大,积云参数化方案对研究区强降水模拟效果的影响最大;当云微物理过程取WRF Single-Moment 5-class方案,积云对流过程取Grell-Freitas方案,行星边界层过程取Yonsei University方案,长、短波辐射过程取newer version of the Rapid Radiative Transfer Model方案,表层取Revised MM5 Monin-Obukhov方案,陆地表面取Noah land surface model方案,城市表面取Urban canopy model方案时,模拟结果最优。     

与MM5气象模式耦合的VIC分布式水文模型构建

从水文气象耦合的角度入手,根据汉中流域的特点,首次在汉江流域MM5运行的9 km×9km网格上构建了VIC日分布式水文模型.利用流域内7个水文站的径流资料对该模型进行了应用检验.结果表明,该模型能较好模拟汉中流域的日径流过程,其模拟精度与集总式VIC模型和集总式三水源新安江模型基本相当,但它充分考虑了研究流域内降水输入和下垫面条件的空间差异性,能够提供网格降水分布及流域内产汇流的分布状况,能进一步同中尺度MM5气象模式耦合,延长洪水预报的预见期.     

多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用

目前天气雷达测雨与卫星遥感降水具有高时空分辨率与大面积的覆盖范围等特点,为洪水模拟预报提供了新的数据支持,但此类降水产品的预报能力差别较大,因此需对其进行精度评估。结合地面雨量站观测数据,在中纬度秦淮河下游流域定量评估S波段雷达测雨和全球高分辨率卫星CMORPH,Era-Interim,GPM和TRMM(3B42V7)降水数据的精度,并采用三水源新安江模型对选定的3场洪水过程进行了模拟。结果表明:在洪水过程径流模拟中,S波段雷达测雨数据与4种卫星降水产品均具有较好的径流模拟适用性;除雨量站外,精确度最高为S波段雷达和GPM,是当前评估中最好的降水产品,径流模拟精度达到0.92以上,且两种降水产品的趋势一致,其次是TRMM(3B42V7),Era-Interim,CMORPH卫星降水数据。研究成果可为天气雷达与常用卫星遥感降水数据在流域洪水模拟的水文预报应用提供参考与借鉴。     

黄淮海地区降水随机模拟模型及评价

利用黄淮海地区7个代表站连续42 a的实测降水资料,通过一阶马尔科夫链和伽玛分布函数的联合应用,建立了降水随机模拟模型。利用实测降水数据直接推求和回归模型间接获得的方法,分别模拟了7个代表站100 a的逐日降水过程。结果表明:模拟的降水量和降水天数均与实测值符合良好,两种方法月降水天数模拟值的平均相对误差分别为3.33%、4.01%,月降水量模拟值的平均相对误差分别为2.44%、2.36%;可以采用本文建立的回归模型估算转移概率和伽玛分布参数。     

缺资料地区降水系列的插补及验证

针对部分地区降水资料缺乏的问题,以德清县为研究对象,提出了日尺度降水资料的插补方法,该方法通过对已有降水数据进行时间尺度转换和空间插值的方式插补出缺资料地区日降水数据。结果表明:(1)德清站插补结果中日降水强度、强降水量及连续有雨天数的误差均小于3%,与直接用周边站点的逐日数据对数据缺失站进行插值相比,各站月降水数据与实测值的相关系数平均提高0.11,均方根误差降低了42.3%;(2)将降水插补结果作为分布式水文模型的降水输入时,径流模拟效果得到了有效改善,1960—2018年模拟径流量和实测径流量系列的纳什效率系数由0.62提高到0.87,相对误差由-4.2%降至-2.3%;(3)日尺度降水插补结果的相关系数、5 d最大降水量及强降水量对研究区分布式水文模拟效果影响较大。     

三峡工程蓄水后枝城站悬移质输沙率测次精简可行性分析

根据三峡蓄水运行后枝城站含沙量变化特点,提出枝城站悬移质输沙率测次精简方案,对枝城站2005、2006年实测悬移质输沙率资料进行测次精简,并对测次精简前后的各项悬沙特征值和含沙量变化过程进行对比分析,探讨枝城站悬移质输沙率测次精简方案是否可行。     

模式水平分辨率对梅雨锋降水定量预报的影响

利用三维非静力平衡中尺度／云模式对1999年6月23日08时～24日08时江淮地区一次梅雨锋系统降水过程进行了五种不同水平分辨率的数值模拟试验。模拟结果表明，提高模式水平分辨率，明显提高了大到暴雨的定量预报(大于25mm和大于50mm)的精度；但研究发现，这种精度的改进随着水平分辨率的进一步提高存在明显的阈界，即在水平分辨率提高到18公里以后，再提高水平分辨率，对暴雨预报成功率的改进幅度不大，因此，对于梅雨锋雨带中尺度强降水的业务预报，将模式水平分辨率提高到18公里比较适宜。     

考虑暴雨中心的子流域划分在洪水预报中的应用

为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响,以五强溪近坝区流域为研究区域,选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料,采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图,并据此进行子流域划分,其中,13 场 洪水用于模型率定,7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验,对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似,考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83,略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数,4 场洪峰误差 均在 10％以内,洪量误差均在 20％以内,达到了甲级精度标准,说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。     

基于WRF的郑州市暴雨中心最大时降雨过程模拟分析

为探究WRF模式对郑州市暴雨中心雨量最大时降雨过程的模拟能力,选用该模式常用的5种微物理过程方案,模拟郑州市2011-2018年发生的14场短时暴雨,结合时空分布、雨型、雨峰和降雨集中度等降雨特征进行分析。结果表明：WRF模式可以模拟出对应场次的降雨,但雨区位置有所偏移;60%以上场次降雨过程时间偏差在180 min内;模式对累积雨量模拟较好,模拟的降雨过程与实际过程相关性较高,但对过程雨量的模拟有所欠缺;采用模糊识别法分析雨型发现,WRF模式对郑州市单峰雨型模拟较好,对均匀类雨型模拟较差;WRF模式对单峰类雨型模拟时,其雨峰偏差基本控制在±30%内;13场降雨模拟结果的降雨集中度与实测结果基本相同。WRF模式总体模拟结果较为理想,可为郑州市短时暴雨研究提供数值方法的支撑。     

暴雨条件下沙棘林减水减沙效益研究

造成黄土高原水土流失的降雨主要是短历时暴雨。根据这一特点，利用人工模拟降雨方法研究了短历时暴雨条件下沙棘林的减水减沙效益，以及不同郁闭度对产流产沙过程的影响。结果表明，沙棘林郁闭度越高，减水减沙效益越好。     

无资料城区管网排水过程概化模拟研究

许多城市地区都没有可用的排水管网数据,从而降低了城市雨洪模拟的准确性,因此需要一种新的方法来表征管网的排水能力。提出了雨水井等效排水法(RIA)和仅在道路上等效排水法(CIR)两种表征管网排水能力的方法,采用高效高分辨率的城市雨洪模型,以西咸新区为研究区域,模拟了城市内涝积水过程,并与实测数据进行了对比。通过实际降雨与设计降雨条件下的内涝结果发现,较原有的模拟方法,该方法可以精准的表征管网排水能力,提高模型的准确性。     

沈阳农业大学教学区雨水利用系统设计与分析

本文以沈阳农业大学教学区为典型区,开展了雨水利用系统的应用设计,针对现有校区和新建校区的实际情况,提出了3种设计方案,通过对各方案进行雨水回收利用效果与适用性比较分析,按照方案实施后,可以使雨水回收利用率由40.1%,提高到58.1%～84.5%。     

Distributed Flood Simulations with Coupling Gauge Observations and Radar-rainfall Estimates

This study used a two-dimensional diffusion hydrodynamic model for the simulation of extreme flood events that occurred in the Shihmen reservoir watershed from 1989 to 2001. The alternating direction explicit scheme (ADE) with various horizontal spacings from 120 to 240 m at an incremental interval of 40 m was conducted for flood simulations. Spatial precipitation was provided by the gauge interpolations and weather radar rainfall estimate schemes. A case study, Typhoon Nari on September 16–18, 2001, was then performed using radar-derived rainfall with coupling two-dimensional diffusion hydrodynamic model in flood routing investigations. Numerical results revealed acceptable agreement between the observed and simulated reservoir stage hydrographs. Results of 120 and 160 m spacing had similar values on error indicators while the 160 m grids can greatly reduce computational time by 40% than that of 120 m grids. Precipitation is identified to be the main factor forcing model result.     

基于LID模式的雨水管控能力模拟与综合效益评估

海绵城市的建设理念是在保证城市能够合理排水除涝的前提下,尽可能地实现雨水在城市区域的渗透、蓄存和净化,促进雨水资源的循环利用和生态环境的保护。以山东省临沂市兰山区东关片区B区某地块作为研究区域,运用SWMM模型模拟该区域处于低影响开发前和3种不同LID组合方案下对雨水水量和水质净化的管控能力;然后采用层次分析法评估体系对其综合径流系数、峰值削减率、峰现延迟时间、污染物负荷削减率和LID设施建设造价成本等多效益指标进行综合量化评价,最终得出组合方案1为该研究区域最优的设计方案,其综合效益最佳。研究结果可为临沂市在旧城改造建设过程中进行海绵城市LID设施方案的选择提供借鉴。