分布式水文模型丨WRF-Hydro建模与案例应用、从软件安装，到案例实践

WRF-Hydro作为新一代水文气象耦合模型，突破了传统单一领域研究的局限，通过无缝集成大气模式（WRF）与水文过程模拟，实现了降水-径流-地表水文的动态闭环分析。这一技术革新使科研人员能够精准刻画极端天气下水文响应机制，为洪涝预警、干旱评估、水资源调度提供科学支撑，成为应对气候变化下灾害风险管理的核心工具。

掌握WRF-Hydro的关键意义在于“跨界融合”：一方面，其多尺度嵌套能力可模拟从流域到城市尺度的水文循环；另一方面，与大气模式的实时交互为台风暴雨、融雪洪水等复合型灾害提供了预测先机。在全球极端天气频发的背景下，掌握该技术将显著提升灾害防控的预见性与决策科学性。

然而，WRF-Hydro的复杂架构对跨学科能力提出挑战：从气象数据同化、参数率定到陆面-水文过程耦合，每个环节都涉及气象学、水文学及计算机科学的交叉应用。因此，系统性培训成为突破技术壁垒的关键——通过模块化教学（如基础理论、案例建模、参数优化），学员不仅能掌握模型配置与高性能计算技巧，更能结合真实灾害案例（如山洪模拟、城市内涝推演）实现从理论到业务化应用的跨越。

将构建三大核心优势：一是建立“气象-水文”双向影响的系统思维，二是掌握多源数据融合与不确定性分析方法，三是具备定制化建模解决区域问题的实战能力。

第一部分：WRF-Hydro模型功能及运行流程、依赖库准备【讲解+实操】
1、WRF-Hydro模型、主要模块及应用领域介绍，主要介绍该模型开发背景，主要模块功能，以及运行的流程等

2、WRF-Hydro模型运行平台及所需要外部链接库介绍，主要讲解运行该模型需要的编译器环境、外部链接库等

3、虚拟机系统安装，使用vmware workstation 17 Pro 软件在windows10系统中可以安装Linux系统，方便运行模型

4、在vmware软件支持下，安装Rocky Linux系统，准备好模型基础平台

5、安装Intel编译器以及NetCDF链接库，主要为编译离线和在线WRFhydro模型提供支持
6、创建Python/NCL环境，为资料处理、后处理等提供支持

第二部分：WRF-Hydro模式编译、离线运行及案例实践【讲解+实操】
1、模型源代码，主要讲解模型的源代码结构，以及如何使用编译器和外部函数库将模型源代码编译为可执行程序

2、编译源代码，主要讲解模型编译选项、编译过程、错误处理等

3、初步运行，使用示例区域文件，讲解模型运行所需要的主要部分等

4、模型输入输出，主要讲解模型使用的NetCDF文件格式及相关的处理软件，如xarray等，并使用ncview和Jupyterlab环境讲解如何可视化模型区域等

5、案例1：讲解使用示例文件模拟，获取默认模式设置下的径流模拟结果，并使用工具可视化

6、案例2：模式冷启动，主要讲解模式冷启动和热启动的模式设置等，涉及到模式平衡及预热等

7、案例3：替换降水资料模拟，主要讲解使用更高质量降水资料驱动WRF-Hydro模式开展模拟等

8、案例4：Overland routing off模拟，主要讲解关闭overland routing设置进行模拟，以及overland routing的功能和作用

9、案例5：LSM过程参数修改模拟，主要讲解修改NaohMP中主要参数，包含一维和二维参数等修改和模拟等，以及这些参数的主要功能和影响

第三部分：结合多案例进行模式数据制备及实践应用【讲解+实操】
1、案例6：参数修改模拟，继续讲解修改模式参数，以及基流方案等

2、案例7：湖泊模拟案例，主要讲解利用模型模拟有无湖泊对径流模拟的影响等

3、工具1：WPS，主要讲解创建LSM区域文件，以及相关的DEM、土壤、植被等
4、工具2：WRF-Hydro GIS工具，主要讲解如何使用工具，生成运行WRF-Hydro模型的Domain文件，包括流域、地形、河网、湖泊等

5、工具3：气象驱动工具，主要讲解如何使用NCL工具，将主要的气象资料，包括预报、模拟等资料转换为模型的驱动文件等

第四部分：模式耦合编译及运行、总结【讲解+实操】
1、在线耦合编译，主要讲解使用编译器和外部函数库，编译双向耦合水文过程的WRF模型等

2、案例8：WPS之geogrid，主要讲解如何使用geogrid设置区域大小、分辨率、嵌套区域等

3、案例9：WPS之ungrib，主要讲解如何使用ungrib生成WRF的气象驱动场数据

4、案例10：WPS之metgrid，主要讲解metgrid的功能和作用

5、案例11：耦合模拟案例，运行耦合模拟案例，讲解模式输出结果等

6、答疑