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基于VIC水文模型的TRMM降水产品在长江上游径流模拟中的应用

黄钰瀚  
【摘要】:降水是地表水循环的重要组成部分,对水文研究及水资源管理和决策有重要意义,而降水数据的质量好坏,对模型水文过程模拟有重大影响。我国中西部地区很多流域因为受到地理和经济等因素的制约,气象站分布较为稀疏,高精度降水资料的获取比较困难,这也制约了水文模拟方面的工作开展。1997年发射的TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)降水观测卫星经过多次算法的更新改进,对降水有很高的估算精度,在世界很多地区被广泛应用,为水文模拟提供了很好的降水数据来源。长江上游占据了整个长江流域40%以上面积,气候、下垫面条件复杂,水资源相关问题突出,对此流域开展水文生态研究具有重要的现实意义。本研究以长江上游TRMM 3B42多个版本的降水估算数据及地面实测数据为基础,先分析TRMM各版本数据在研究流域的降水估算精度,然后引入VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型,最后通过VIC模型检验TRMM降水资料在长江上游水文模拟精度,评估其在研究区域水量平衡研究中的能力。结论如下:(1)V6和V7在研究流域内对多年日降水量的空间分布和随时间变化估算结果与地面实测数据基本相符,偏差均在10%以内。而RTV6和RTV7对整个研究流域内降水的空间变化趋势无法准确把握,且估算的日降水量均与实测数值30%以上的误差,但是二者在子流域嘉陵江的精度优于其他研究区域。总体上,V7的各项误差指标最好,相较V6有了全面的提升,而RTV7的结果除了在岷江流域外,均不如RTV6。(2)大尺度分布式水文模型VIC在长江上游有较高的径流模拟精度,与寸滩站的实测数据偏差很小,纳什系数可以达到0.8以上,可以满足对研究流域长时间序列的径流模拟需要。(3)V7在研究流域内的径流模拟各项检验系数结果最好,偏差为-5.8%,相关系数为0.9,纳什系数为0.8,非常接近实测降水的径流模拟结果;虽然RTV7各项模拟数值结果与实测径流相差很大,但还是比较好地反映寸滩站径流的变化趋势。(4)利用RTV7获取的VIC模型参数的径流模拟结果NSCE为0.7,而用实测降水获取的VIC模型参数的RTV7径流模拟结果纳什系数为-0.9;利用V7获取的VIC模型参数的径流模拟结果NSCE为0.7,比用实测降水获取的VIC模型参数的V7径流模拟结果低了0.1。结合不同版本的TRMM降水产品的降水及径流数据对比发现,V6和V7在研究流域适用性较高,RTV7经过改变参数获取途径后在径流模拟方面有不错的表现,总体上V7版本的TRMM降水产品,在降水精度和水文模拟上较V6版本有全方面的提升,可以在长江上游的水资源管理和生态保护方面提供有力帮助。


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