耦合融雪的新安江模型在干旱区径流模拟研究

在西营河九条岭站以上流域内,利用2011—2018年格点降水和气温数据集的逐日资料,通过降水径流成因关系探索出格点降水异常点修正方法,并将融雪模块与三水源新安江模型耦合,研究流域日径流模拟过程.采用确定性系数和相对误差两个评估准则进行模拟效果的评价,将降水修正后以及融雪耦合后的模拟效果与未改进的模型模拟效果进行比较,分...     

冬雨型河流河川径流量对气候变化的响应

为能够较好的认识气候变化对冬雨型河流河川径流量的影响,更好的指导冬雨型河流水资源的合理开发利用,基于收集的水文气象资料,在分析研究区水文特性及气候变化规律的基础上,通过构建的三水源新安江水文模型及设定的不同气候情景,探讨了冬雨型河流河川径流量对气候变化的响应。结果表明:瓦赫什河降水主要发生于冬春季,夏季降水量偏少,降水对径流影响不大,气温的高低直接决定着瓦赫什河的河川径流量;山区与平原区降水均呈弱的增加趋势,气温均呈升高趋势,相对而言,平原区气温升高趋势比山区更明显;通过所构建水文模型及设定不同的气候情景可以看出,对于冬雨型河流在区域研究区气温的变化比降水量变化对河川径流量影响更加敏感,气温升高河川径流量增多明显;逐月平均径流以4月、5月和10月对气候的变化最为明显,其中以4月和10月增多最显著,以5月径流减少最明显。     

基于GRID的流域动态水平衡模型研究

水量平衡研究是水资源评价、规划与管理的基础。以往的水平衡模型大多是基于流域、子流域,为了以网格为单元动态模拟水平衡过程,在本文中利用GIS工具建立了基于GRID的泾河流域动态水量平衡模型,该模型空间尺度为1km×1km网格,时间尺度为月。模型的率定是利用泾河流域马莲河把口水文站的1995至1997年逐月实测径流数据,由此获取了模型的主要参数。模型率定结果表明模拟径流曲线与实测径流曲线的变化趋势基本吻合,模拟值和监测值的中值绝对误差为6.72m3/s,相关系数为0.932。最后,将所建模型用于泾河流域逐月逐网格的降水、蒸发、土壤蓄水与地下蓄水,以及形成的径流总量的动态模拟。模拟结果表明泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部,流域北部径流相对较低,这与流域降水分布关系密切。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似,且与径流有一定相关性。该模型模拟精度较高,基本可以满足水资源评价、规划与管理的要求。     

天山北坡融雪期土壤湿度特征及其影响因子

以天山北坡军塘湖流域为研究区,测量2009年和2010年该地区不同深度土壤湿度的变化,并对2 a融雪期各土壤湿度进行比较。结果表明：2 a间 0 cm和10 cm土壤湿度变化趋势一致,20 cm和30 cm土壤湿度变化差异较大。运用相关分析方法,分析2009年各层土壤湿度与2 m气温、土壤温度及雪深的关系,得出各层土壤湿度变化是气温、雪深和土壤温度综合作用的结果,但在不同时期不同深度土壤湿度所受的影响因子不同。同时分析了2009年和2010年不同土壤湿度特征与融雪洪水洪峰的关系,得出在融雪期,若下层（20 cm以下）土壤湿度变化小则出现洪水,反之则无洪水。其结果为进一步研究融雪径流模型和洪水径流预报提供基础资料。     

石羊河流域水文气象要素变化的奇异谱分析

面对全球变暖的大趋势,气候变化对水文水资源系统的影响逐渐得到重视。为了研究石羊河流域水文气候的变化规律,采用奇异谱分析方法对流域产流区1959-2008年气温、降雨和径流的月序列的周期与趋势变化进行分析,结果表明:石羊河流域近50年来气温序列存在一年、半年以及109个月三种振荡周期,气温变化趋势不显著;降雨序列主要存在一年、半年、4月以及156月四种振荡周期,降雨量的变化有较明显的增加趋势;径流序列主要存在一年、半年、41月以及65月四种振荡周期,径流量变化整体处于波动减小的趋势中。该结果对石羊河流域气候变化与同期径流变化的趋势给出了明确的物理理解,为未来趋势的预测以及流域水资源管理决策的制定有一定的参考意义。     

基于小波变换和GRNN神经网络的径流模型在雅砻江流域中的应用

对雅砻江甘孜站控制流域月降水量和气温做 Harr小波变换 ,并作为 GRNN神经网络的输入 ,对雅砻江甘孜站径流进行模拟和预测验证 ,效果较好。但该模型对气温变化不敏感。故应用不引进小波变换的 GRNN神经网络模型 ,并采用全球变化成果 ,在不同的气候情景下 ,对甘孜站径流进行预测。结果表明 ,在未来一段时间内 ,甘孜站径流量会有一定程度的增加。径流量对气温的响应不同于西北内陆河流域 ,原因是该流域月径流量随气温的升高而增加。可利用该模拟对甘孜站径流进行反延或预测 ,并利用甘孜、温波二站径流量关系 ,计算温波站径流量 ,为南水北调工程径流设计服务     

祁连山区气候变化与流域径流特征研究

用气候学、水文学及统计学方法,分析了国家级祁连山森林生态站长期定位监测数据,气温、降水对流域径流的影响关系,据此研究了该流域水热条件下流域径流,分析得出试验流域多年平均降水量为354.3mm,年平均气温为1.6℃,年平均出山径流为118.2mm,径流系数为0.33;随着季节温度的升高,径流量呈增加之势,反之亦然;随季节降水量的增加,径流量同时也呈增加的趋势。研究表明了温度、降水与流域出山径流量密切相关,为不同季节气候变化对流域径流的影响提供科学依据。     

基于SWAT模型的开都河流域径流模拟

在遥感和GIS技术支持下,应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式模型对开都河流域1988-2009年逐月径流进行模拟。结果表明:模拟结果与实测径流较吻合,校准期(1990-2000年)效率系数为0.58,平均相对误差为-5.7%,线性拟合度为0.8,验证期(2000-2009年)的结果与校准期接近,均达到了模型的评价标准,结果具有一定的可信度,SWAT模型适用于开都河流域的径流模拟;季节性融雪是研究区径流形成的重要组成,结合研究区的特性,确定了研究区的各项积雪/融雪参数,提高了冬春季节径流模拟的准确性。     

青藏高原东北部老虎沟流域强消融期冰川径流及其温度日变化特征研究

根据老虎沟冰川流域2011年强消融期(强消融期指7-8月份)的水文气象资料,分析了老虎沟冰川流域径流及径流温度的日变化过程和径流、径流温度与气温、降水之间的关系.结果表明:老虎沟冰川流域7月气温在早晨8:00左右最低,17:00达到最高;7月冰川径流在10:00左右最小,在18:00左右达到最大值.7月流量最高值约滞后气温最高值1h左右,流量最低值约滞后气温最低值2h左右;降水对径流既有正反馈也有负反馈,降水发生时,流量有可能增加也有可能减少.冰川径流温度主要分三个阶段,第一个阶段是前一天晚上20:00左右到8:00左右,这段时间的冰川径流温度变化很小,且温度始终处于低值;从8:00到12:00径流温度持续升高,12:00左右径流温度达到日最高值;12:00到20:00左右径流温度逐渐缓慢降低.径流温度和气温之间有较一致的起伏关系,但是冰川径流某一时刻的平均温度起伏很小且温度低,最低温度为0.1℃、最高温度为0.9℃.     

西天山小流域动态融雪过程及其与气温的关系

利用西天山阿热都拜小流域积雪、融雪和气象观测场2017-2018年每30 min的同步降雪、融雪和气温观测数据,对全年积雪期较短时间尺度上的融雪动态过程及其与气温的关系进行了对比分析。结果表明:山区降雪表现为"先升后降"的总体特征。稳定积雪期集中在2017年12月27日至2018年3月8日,最大降雪速率高达9. 6mm·h^-1(雪水当量值,转化成新鲜雪深值为96. 5 mm·h^-1)。山区融雪过程的变化规律与降雪变化正好相反,呈现出"先降后升"的变化特征。融雪变化分为3个阶段,第一阶段:随着气温的下降,融雪速率下降,融雪速率由3. 24 mm·h^-1逐渐下降至0 mm·h^-1;第二阶段:当气温低于融雪的临界温度(-13. 5-12. 0℃)时,不产生融雪;第三阶段:随着气温的回升,融雪速率从0 mm·h^-1逐渐上升至3. 87 mm·h^-1。在全年融雪与气温的大数据关系中,融雪量与气温的相关性系数不是很显著,其相关性系数为0. 708;在无降水干扰下,7 d平均同步融雪量与气温的相关性系数处于显著水平,Pearson相关性系数为0. 907,R^2=0. 823;当进一步考虑滞后效应后,融雪量与气温的相关性系数提升至极显著的线性关系,相关性系数高达0. 943,R^2=0. 889,均通过了0. 01显著性水平的双尾检验。在西天山阿热都拜小流域融雪量的变化过程与气温的变化过程有着密切的相关性。这种融雪量对气温变化的响应关系及其分析方法,对于提高应对未来气候变化的能力和预防洪灾及水资源管理具有一定的参考价值。     

2套气象数据在资料缺乏地区的适用性评估——以呼图壁河流域为例

在无资料地区,降水、气温等观测资料缺乏,影响洪水预报的准确性,进而影响防汛抗旱、水资源规划等工作的开展.因此,研究无资料地区已有降水、气温数据的适用性分析十分必要.应用包含融雪径流模拟的HBV模型,在呼图壁河流域石门水文站以上区域,基于模拟出的融雪洪水径流与实测径流对比,分别对中国地面降水与气温日值0.5°×0.5°格...     

黑河流域近期气候变化对水资源的影响分析

利用典型气象站近50a的气温、降水资料,分析了黑河流域的气候变化特征。在近50a当中,黑河流域的气候发生了显著的变化:主要表现在气温的升高和降雨量的增加。升温率远远大于同期北半球的平均升温率,尤其是近几年来增温幅度之大是几十年来所罕见的;降水量的增加虽然没有气温增加那么明显,但总的趋势是增加的。在此基础上,进一步分析了黑河流域气候变化对区域水文水资源的影响,并根据气候变化的特点对气候要素与径流量变化进行了相关性分析,得出降水与径流的相关系数为0.393,气温与径流的相关系数为0.146,所以降水和气温与径流都呈现出正相关关系。最后得出结论:在过去50a里径流的总体趋势在波动中缓慢增大,未来10a径流仍将继续缓慢增大。     

基于SWAT模型的内蒙古闪电河流域径流模拟研究

以内蒙古闪电河流域为研究对象,采用分布式水文模型SWAT对闪电河流域水文过程进行模拟,模型采用1962～1975年月径流资料进行参数率定,将1986-2001年作为模型的检验期对模型的适用性进行评估。结果表明:实测与模拟的逐月流量总体较为接近,率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.60,实测与模拟的月流量之间的相关系数在0.65以上,率定期的多年平均相对误差小于5%。由于人类活动的影响,验证期的模拟误差相对较大,超过12%。总体来看,SWAT模型参数经多次率定之后,能够较好地模拟干旱半干旱地区的径流过程,在同类地区具有一定的适用性。模拟过程中,对于降水量突然增大的月份,SWAT模型对月径流量的模拟结果往往超过实测值一倍,直接导致整个模拟过程的误差偏大。然而,模拟值与降水量在年内分配上却表现出很好的相关性,降水偏大的月份径流量敏感性大。同时,SWAT模型模拟径流结果受参数影响很大,调整融雪参数值,模拟精度在原有基础上相对提高。     

新疆克里雅河径流量变化的气候响应

基于1957—2013年克里雅河源流区兰干水文站径流、气温、降水观测数据,运用小波分析、M-K突变等方法,以时间序列进行非线性、多尺度响应分析。结果表明:(1)克里雅河径流量和气温呈非线性显著上升,降水量和蒸发量略有上升。(2)在年际尺度上,源流区径流存在8 a周期,气温、降水存在12 a周期;在年代际尺度上,径流存在22 a周期,气温、降水、蒸发量存在28 a周期,同时蒸发量还存有22 a周期。(3)在年际尺度上,径流与降水成正相关,而与气温、蒸发量成负相关;在年代际尺度上,径流与气温相关性更高,受气温影响更显著。(4)在周期振荡上,气温与蒸发量具有一致性;在对气候变化响应上,径流对气温、降水、蒸发变化呈交错滞后响应,该模式对克里雅河径流有削丰补枯的调节作用。(5)与乌鲁木齐河相比,克里雅河径流较乌鲁木齐河在突变时间上存在近10 a滞后,20世纪90年代克里雅河流域气温的异常偏低是引起突变滞后的主要原因。     

诺敏河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

基于GIMMS/NDVI数据对诺敏河流域1982-2006年间植被覆盖的时空演变特征进行了研究,并结合SCS模型模拟地表径流,在流域和像元尺度分析植被NDVI变化与径流的关系。研究表明:诺敏河流域植被NDVI值较高,但25a间整体呈下降趋势,NDVI减少的区域占总面积的82.5%,植被覆盖有所降低;NDVI空间差异明显,NDVI的高值区主要分布在中上游林区,而耕地分布较多的下游地区NDVI值相对较低。流域尺度上植被NDVI与径流不具有明显的相关性。但从像元尺度来看,植被NDVI和径流的正相关和负相关共存,流域不同空间位置的植被变化与径流的关系并不一致。     

黄河中游砒砂岩地区皇甫川流域气候变化特征分析

采用 1 961～ 2 0 0 0年连续 40年的逐月气象数据 ,分析黄河中游典型砒砂岩地区-皇甫川流域气候及其变化特征。分析结果表明 :皇甫川流域大陆性气候特点明显 ,降雨主要集中在每年的 6月～ 9月 ,这四个月的降雨量占全年的 76.7% ,形成河川径流的汛期。皇甫川流域年降雨量和汛期降雨量具有明显的减少趋势而且降雨量年际之间的波动很大 ;年均气温具有明显上升趋势 ,近 40年来年均气温升高了 0 .4℃ ;年平均风速总的变化趋势是逐渐降低的。另外 ,皇甫川流域湿度指数总体变化具有降低趋势 ,而温暖指数则是大幅度增高。可见 ,皇甫川流域气候变化具有明显地干和热的趋势。     

开都河流域中下游气候变化特征及其对径流的影响

采用开都河流域大山口、焉耆水文气象站1960—2010年的观测资料,利用趋势分析、距平分析、多元回归以及线性拟合方法,分析了开都河中游、下游气温和降水变化特征,以及径流对气候变化的响应。结果表明:近50 a来,开都河流域气温总体呈上升趋势,其中大山口上升1.08℃,焉耆上升1.71℃。气温季节变化分析表明:焉耆冬季气温上升比夏季明显,大山口各季节气温变化差异不明显,总体呈上升趋势。降水年际波动较大,大山口站降水增加趋势显著,1998年降水达到50 a最大值。气温和降水对径流均有一定的影响,大山口以上相关性表现得比较明显,焉耆段相关性不强,总体上气温和降水与径流的变化均呈正相关关系。     

融雪期土壤湿度与土壤温度、气温的关系

以天山北坡军塘河流域为研究区,利用2006年融雪期观测的土壤湿度和土壤温度及气温资料,分析土壤湿度在融雪期的变化情况以及与土壤温度和气温之间的关系,对观测期内10 cm深处的土壤日平均湿度与日平均温度关系进行了拟合,得出回归方程并通过了0.05的显著性检验;对观测期内雪面以上20 cm的日平均气温与10 cm深度土壤日平均湿度进行了相关性分析(R=0.78),结果表明,两者之间具有较高的相关性.用比较容易取得的雪面气温与土壤湿度建立关系,或者能够解释土壤内部湿度大致情况,对军塘河流域春季融雪径流的形成和预警,都有现实的参考意义.     

1957—2015年叶尔羌河流域气候变化特征及其径流响应

根据流域内气象、水文站点的长期观测数据,利用线性趋势、相关系数、累积距平、Mann-kendall(M-K)突变检验等方法分析不同区域的干、湿季气候变化特征,并假定不同的气候情景组合,分析径流对气候变化的响应程度。结果表明:(1)1957-2015年4个单元气温和降水量呈增加趋势;除上游外,相对湿度、平均风速和大风日数呈减小趋势,流域径流量呈增加趋势。(2)气温在1996年发生突变;降水量未出现明显突变点;相对湿度在2005年左右发生突变;除下游外,平均风速在1983年发生突变;径流量于1993年发生突变,突变后径流量增加了9.08×10^8m^3。(3)相关性分析显示,流域径流量与湿季平均气温、平均最低(最高)气温呈极显著正相关,与湿季平均风速、大风日数和相对湿度呈负相关,除上游径流与干季降水量呈正相关外,其他区域与降水量呈负相关。(4)敏感性分析表明,当降水量不变,气温升高1℃,径流量增加9.06%;当气温不变,降水量增加10%,径流量减小1.67%,这主要与径流组成有关。流域77.4%的径流量来自雪冰融水补给,当降水量增加时,气温降低,减少了冰川积雪的融化,因而流域径流与气温呈正相关,与降水量呈负相关,且对气温变化更敏感。     

天山中段南北坡典型流域基流及其影响因素

采用滤波估算方法,对位于天山中段南北坡的开都河与玛纳斯河流域1958—2007年50 a的实测日径流资料进行基流分割,分析两流域基流变化特征。并利用两流域气象资料,分析气温和降水对两流域基流的影响。结果表明:两流域基流50 a来比较稳定,呈微弱的上升趋势。气温和降水在春季、夏季和秋季对两流域基流影响较为显著。气温对春季和秋季两流域基流影响均大于降水。气温和降水是开都河与玛纳斯河流域基流的重要影响因子,以雪冰融水为主要补给源的河流,气温是流域基流的决定性影响因素。