湿润地区旱涝灾害预测模型研究

孙号茗

(内蒙古赤峰市赤峰农牧学校，内蒙古 024000)

湿润地区旱涝灾害预测模型研究

孙号茗

(内蒙古赤峰市赤峰农牧学校，内蒙古 024000)

我国地域辽阔地质、气候类型丰富多样，其中，根据降水量和蒸发量综合可划分为半湿润、湿润、半干旱和干旱地区这四种大地域分类，各地区具有各自的气候特点，因此也容易遭受到不同的气候灾害影响。本文主要分析了我国湿润地区的大尺度分布式概念水文模型VIC对旱涝灾害建模预防测方面应用研究。

湿润地区 旱涝灾害 VIC模型 灾害预测

一、前言

在众多的自然资源中，水资源是最原始、最根本、最重要一种，是一切自然生物的基本命源、是人类生存和社会发展重要支撑。然而，随着全球工业化的不断发展和自然破坏活动增加，全球水问题和灾害随之频发，旱涝灾害尤为突出。这就使得人们要采取一定的措施进行预测和预防，采用 VIC模型预测是其中应用最多的一种。

二、VIC模型的概述

1.VIC模型简述

分布式水文模型的运作原理是通过利用水循环动力学机制来表述整个流域水文状态物理模型，把水介质移动的物理性质参数作为模型运行的数据能够提高流域下垫面变化后汇流规律的计算精确性。

与其他一般概念性模型不同，VIC模型对各个流域的水文循环描述采用的是微分式方程式表达方法，注重各项参数和量变之间的关联，模拟水量和能量运行，能够较为真实地展示流域降水和径流形成的过程。因此，VIC模型应用具有较高精确性、直观性，能够对地区的旱涝情况做一个真实性高模拟，另外在地质、水文、气候等其他方面环境模拟方面广泛运用。

2.VIC模型的基本结构

从对各项参数的精性和模拟运行过程严密性要去可看出，VIC模型结构相对较复杂，它由多个具有不同功能设定相互独立子系统构成，各个子系统负责对水文各个循环子情况进行数学描述。在模块上，它通常包含一维层辐射传输、蒸散发、降水冠层截留、融雪、水流模拟等以及二维表面漫流、地下水流模拟和灌溉等比较全面的演示模块，还有对土壤侵蚀状况以及水质情况做模拟一维和三位包气带内溶质运动和发生化学反应过程模块。这些模块平时相互独立分离，但在模拟过程中跟随水循环运动相互紧密联系，形成一个全面模拟动态描述。

3.VIC模型的模拟运行方法

VIC运行模拟，各个子系统工作把各个水文循环子情况描述结合起来，利用空气动力学的能量平衡原理，采用微积分公式进行计算，并计算土壤内水分和热量转移以及被土壤内植物根系吸收的量，二者结合计算出最终值，从而预测出该地区的旱涝情况。此外，对坡度较大地区或低洼地区等非常规地形地域进行模拟计算时，则应根据实际坡度和坡向采用适合的方程式来计算。

VIC模型的能量平衡计算包含了感热通量、地表温度、潜热通量以及热变化等几个主要部分计算，通常地表温度决定了其他三项量值，而潜热通量能够连接水量和能量平衡。预期状态下，VIC能量平衡计算公式如下：

Rn=H+pwleE+G

其中，Rn为净辐射，H为感热通量，pw为水密度，le为水的蒸发潜热，pwleE为水潜热通量，E为总体蒸发量，G为地表热通量。

三、我国湿润地区的旱涝灾害概述

1.湿润地区概述

我国湿润地区地理分布主要在热带和亚热带地区，地形主要为平原、丘陵以及低山等。标准降水量是800mm以上，干燥度在1.0以下；该地区通常降水量多、蒸发量少，形成一种长期空气湿度较大气候环境，该地区对应种植主要是种类不一的常绿阔叶林植被，农业方面多为以水稻为主要代表水田种植；在地里位置上主要分布在秦岭淮河以南的南方地区，另外东北三省东北部因濒临渤海，能够接受到来自渤海甚至北冰洋等大量潮湿水汽，加上长期冰雪覆盖下水汽蒸发量小，因此也属于湿润地区。

2.湿润地区旱涝灾害形成的原因

我国湿润地区多处于季风气候区，主要受到南部印度洋海面的西南季风以及东部西太平洋海面东南热带东南季风影响，降水量丰富，整体上雨季时间长，具体上主要根据季节或年计变化。在春季，尤其是梅雨季节，南方地区空气长期湿润；到夏季，在强劲的气候风力下，北方形成大量降雨，造成南旱北涝；到冬季造成北旱南涝。因此，季风气候是我国湿润地区旱涝灾害形成主要原因；此外，工业化进程加剧造成温室效应以及森林滥砍滥伐造成覆盖率降低等都是其形成原因。

3.湿润地区旱涝灾害的危害

自古以来，我国对旱涝灾害记载很多，随着人类对自然改造和破坏加剧，此类自然灾害发生更是有所增加，对自然环境和人类生产都造成重大危害。如农业种植、工业生产以及人类正常生活活动等各个方面。例如，1998年我国湿润地区的长江流域发生特大洪涝灾害，造成了受灾地区不可估计生命财产损失。

四、VIC模型在湿润地区旱涝灾害预测上的应用研究

1.确定VIC模型参数

在VIC模型应用到湿润地区的旱涝预测中，首先要确定应用模拟的计算参数，本文主要采用的是植被和土壤这两个方面的参数。

陆地表面覆盖着无数种类型的植被，而每一种类型的植被自身都是对水循环特征的直接体现，因此要确定的参数分别有：叶面积指数、反照率、结构阻抗、气孔阻抗以及根系占据的土壤比例等等，在实际模拟操作中，根据不同种类这些具体参数进行模拟计算。

而在 VIC模型土壤参数确定中，土壤的饱和水势、饱和体积含水量以及饱和水力穿导度等都是重点确定对象，另外还要考虑到不同区域土壤的含砂、含粘土量土质类型。

2.VIC模型基于各项参数的运行

在对中国湿润地区进行 VIC模型旱涝数据模拟预测时，把各项确定的参数文件和输入、输出文件通过相匹配的方程式进行运算。例如，采用Rosenbrock方法进行水量平衡发面的模拟计算，把对各个方向的搜索联系形成一个系统，并在搜索中不断加以改善，当所有搜索完成并算出了最小函数值时，再进行二维迭代运算；这种算法凭借要求低、步骤少的优点得到了较多的采用。

3.分析模拟结果

通过以上一些列的确定和运算过程，VIC模型运行最终运算出地域河流的径流量、植被覆盖含水量、土壤内的水分含量等各项数据，通过综合计算得出一个较为精准的计算结果，将最终运算出的函数值分别与设定下的洪涝和干旱一般基数相比较，即整体地反应了我国湿润地区水量的大致情况，形成初步的旱涝情况预测和判断依据。

五、结束语

历史以来，我国就一直受到各类自然灾害的侵袭，尤其在湿润地区旱涝灾害最为严重，给人民生命财产带来损失，因此，抗旱排涝的方法研究也成为了我国一直以来抵御自然灾害的重要课题。其中，模型预测研究是近年来使用的比较多的、效果比较好的一种旱涝灾害抵御防治的方法，因为其采用是精确数字的研究描述，因此较为科学有效，在实际运用中也取得了一定成果。在此基础上，我们应该继续不断地加以更深入更精准化的研究，为减少我国旱涝灾害发生做更大贡献。

[1]常乐 长白山典型地区降雨分布型及洪涝灾害预测研究 东北师范大学-2011年04期

[2]杨杰 龚志强 赵俊虎 许遐祯 基于模式误差分布特征的中国夏季旱涝预测可信度研究物理学报-2014年14期

[3]朱洪利 辽阳市旱涝特征分析及灾害预测应用效益分析 农业与技术-2013年02期

[4]李迅 袁东敏 尹志聪 李文静 谢庄 2011年长江中下游旱涝急转成因初步分析 气候与环境研究-2014年01期

[5]张冬冬 严登华 王义成 鲁帆 刘少华 城市内涝灾害风险评估及综合应对研究进展 灾害学-2014年01期

[6]迟道才 孙号茗 崔屾 曲霞 半湿润地区旱涝灾害预测模型研究 人民长江-2010年01期

[7]孙淼 陈涛涛 于洋 王子凰 迟道才 极限学习机在洪涝灾害预测中的应用 沈阳农业大学学报-2014年02期

[8]高超 陈实 翟建青 张正涛 刘青 淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值 水科学进展-2014年01期

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