SRM融雪径流模型在西天山巩乃斯河流域的应用实验

为了验证SRM融雪径流模型在内陆干旱气候环境条件下的适用性, 在西天山巩乃斯河流域开展了模型的应用实验研究. 实验结果表明: 融雪径流模拟结果的两个拟合优度指标值分别是Nash-Sutcliffe系数(R²) = 0.87和体积差(D_V) = 0.90%, 和在国外25个国家的近80个流域的应用结果比较, 达到了比较好的模拟效果, 也显示出该模型在我国西部内陆干旱地区的良好应用前景. 在模型成功模拟融雪径流的基础上, 利用SRM模型并结合气候情景进行了气候变化对积雪和融雪径流影响的模拟. 结果表明: 在气温升高的情况下, 积雪的消融期明显提前, 径流也随之发生变化. 由于积雪对温度的变化十分敏感, 所以在以冰雪融水补给型的山区流域, 气候变化, 特别是气温升高对融雪径流的影响会十分显著, 而对径流影响结果的一个最为重要的特征是径流在时间分布上的改变.     

CMFD数据集在雅江年楚河流域的适用性分析

积雪融水是高海拔地区河流的重要补给水源,但高海拔地区资料稀缺,水文模拟面临极大的挑战．本文基于中国区域地面气象要素驱动数据集提供的降水、气温资料,结合MODIS雪盖数据,以2004—2009年为率定期,2010—2015年为验证期,在年楚河流域构建SRM模型,并以气象站点的实测资料为参照,对比分析了中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集在年楚河流域的融雪径流模拟效果．结果表明:基于气象站点实测降水和温度的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.75和0.68;基于中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.77和0.78,径流模拟效果有所提高．CMFD再分析数据集可为缺资料地区的水文模拟提供数据来源,对高寒地区的融雪径流模拟具有一定的参考价值．      

融合AR模型和MCMC方法的水文模拟不确定性分析

为提高水文模型参数识别的可靠性,融合自回归模型与马尔可夫链-蒙特卡洛方法(auto regressive model based modified Markov Chain-Monte Carlo,AR-MCMC),利用自回归模型刻画残差序列的自相关性,修正MCMC方法中的残差协方差矩阵。通过新疆提孜那甫河流域融雪径流模型(SRM)的案例分析发现:融雪径流模拟的残差序列具有显著的自相关性;修正残差协方差矩阵后,边缘似然值更大;综合考虑多项评价指标,AR-MCMC方法在识别期与验证期推求的预测区间均优于MCMC方法;对比2种方法在识别期与验证期的纳什系数,采用AR-MCMC方法依次为0.86、0.89,而采用MCMC方法依次为0.84、0.87,即AR-MCMC方法获取的模型拟合效果更好。分析结果表明,相对于传统的MCMC方法,AR-MCMC方法能够更好地对研究区融雪径流过程进行模拟预测。     

天山乌鲁木齐河融雪径流的“离子脉冲”现象初探

高山季节积雪及其径流的“离子脉冲”现象首次于1978年由挪威水文学家Johannessen和Henriksen发现。“离子脉冲”一词源于英文的ionic pulse,所指为季节积雪开始消融的几日时间内,少量(一般少于全部积雪雪水当量10％)的融雪水,在短至数小时长至数日内,集中将积雪中80％之多的化学物质排出,并可使径流化学成分产生一瞬时高峰。试验点上纯融雪水离子浓度变化过程研究表明,“离子脉冲”峰值可以达到全水文年平均离子浓度的10倍之多,特别是酸性物质如H~ 和SO_4~(2-)。由于受融雪水和碎屑岩石相互作用的影响,全流域融雪径流的离子浓度峰值有所降低,但一般仍能达到全水文年离子浓度的几倍。目前,高山季节积雪及其径流“离子脉冲”现象的研究,已分别在北欧和北美地区展开。本文将报道天山乌鲁木齐河空冰斗流域融雪径流“离子脉冲”现象研究的初步结果。     

河西黑河流域水文研究的若干进展

黑河流域历来是科学工作者研究寒区、旱区水文、水资源的典型区域．通过对它的研究，人们可以深入了解西北寒区、旱区冰川、积雪、冻土、高寒山区、山前地带和下游径流散失区的水文、水资源状况，进而为地区经济可持续发展提供及时的决策依据．20世纪80年代末以来，在用卫星监测祁连山积雪、冻土水文功能、黑河上游融雪径流预报等方面取得了多项研究成果．近几年来，黑河流域水文水资源研究在出山径流模拟与预测、地下水动态监测、水资源与生态环境的关系以及水资源合理开发利用等方面获得了长足的发展．展望未来，在黑河流域的研究将发展到以水循环为核心的，包括大气圈、生物圈、水圈和岩石圈各圈层在时空尺度上物质和能量相互转换的系统研究阶段，高新技术手段在实地观测和遥感、遥测中的应用将起到重要推动作用．     

基于MODIS和SRM的拉萨河流域融雪径流模拟研究

积雪融水是高海拔地区重要的水资源补给,开展高海拔地区的融雪径流模拟研究具有重要的理论价值和现实意义.拉萨河流域是典型的高海拔地区,本文借助遥感和GIS技术,结合MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer)遥感数据和DEM资料分析拉萨河流域不同高程的雪盖分布状况和雪盖衰退曲线.基于SRM(snowmelt runoff model)构建了拉萨河流域融雪径流模型,对流域2002-2003年融雪径流过程进行了模拟,确定性系数达0.80,模拟结果较好,基本反映了拉萨河流域融雪期的径流过程,初步探讨了缺资料地区融雪径流的模拟方法.     

黑河上游不同流域融雪过程的SRM模拟

利用SRM模型对黑河上游三个水文站点控制区2000年的融雪过程进行了模拟,在此基础上探讨高山地区不同水文区域对SRM模型模拟精度的影响.模型以MODIS积雪产品和气象台站数据为输入,结合退水系数进行融雪过程模拟,重点研究不同水文站点控制区域下的模拟精度.结果表明:在气象观测数据相对丰富的莺落峡控制区,模拟的精度较高,拟合优度确定系数R~2=0.795,积差D_v=-2.346%;在气象观测资料稀缺的祁连站和扎马什克站控制区,其模拟精度较差,其中祁连站R~2=-0.233,D_v=-3.277%,扎马什克站R~2=0.517,D_v=-11.128%.此外,地形的复杂程度和植被覆盖类型也会对模型的模拟精度产生影响.     

大兴安岭北部森林小流域融雪径流特征

为了揭示森林小流域融雪径流特征及其影响因素,以大兴安岭北部老爷岭小流域为研究对象,对初春融雪径流进行野外定位观测,基于试验观测数据分析了融雪径流的变化特征,以及温度、降雨和冻土对融雪径流的影响。结果表明:2015年大兴安岭北部森林小流域融雪径流开始于4月17日,结束于5月7日,融雪径流历时21 d; 整个融雪径流过程呈先涨流、后回落、再稳定3个阶段,径流量介于0.08～1.09 m³/s; 5月11日后径流趋于稳定,径流量波动于0.46 m³/s。融雪径流前期和后期日径流存在明显昼夜流量差,而洪峰期差异不大,洪峰流量可持续24 h左右。融雪径流过程径流量受多重因子的影响,其中受温度影响较大,二者相关系数r在0.85以上; 径流量对气温的敏感性最大,敏感系数ε高达0.54; 土表的融化会相应加大融雪径流量,而下层土壤的融化会削减融雪径流量; 降雨可加大涨流期的径流量,延缓回落期径流量的回落速率,且降雨量越大对径流量的驱动力越强。     

基于MODIS的玛纳斯河流域冰川积雪覆盖变化特征的分析

为分析玛纳斯河流域冰川积雪覆盖的变化特征,应对气候变化条件下区域水资源的变化,以MODIS数据为基础,利用归一化差分积雪指数方法提取了玛纳斯河流域的冰川积雪覆盖面积,研究了该流域1998—2006年的冰川积雪覆盖变化。结果表明：该流域的年际冰川积雪覆盖区域的平均海拔高度在1998—2002年表现为下降过程,在2002—2006年表现为上升过程;1998～2001年冰川积雪面积有一个缓慢增大的过程,而自2001年以后,出现了年均8km^2左右稳步减小的过程;另外,该流域冰川积雪面积与平均温度、降水分别呈显著负相关和正相关关系。这说明气候变暖对玛纳斯河流域山区冰川积雪的消融有明显促进作用。