大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及分割方法修正

作     者：郎明翰 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：段亮亮;满秀玲

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：基流分割 森林小流域 电导率质量平衡法 数值模拟法 

摘      要：基流通常被定义为源于地下水或者其他延迟部分的径流,是枯水季节径流的主要来源。为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水、土壤水分和极端枯水事件的关系,本研究利用电导率质量平衡法(Conductivity mass balance method,CMB)进行基流分割,利用双累积曲线法(Doublecumulativecurvemethod)分析降水对径流组分的影响,并对土壤含水分和径流组分之间的因果和时间延滞关系以及极端枯水对后期径流组分的影响进行研究,同时,利用电导率质量平衡法修正并获得了适应该区域的数字滤波基流分割方法经验参数。研究结果表明:(1)大兴安岭多年冻土区森林小流域2019年(5月-9月)基流量为123.93 mm,地表径流量67.57 mm,总径流量191.50 mm,基流是河川径流主要来源,对总径流的贡献高达65%。(2)2020年4-7月极端枯水期显著提高降雨-径流事件基流指数;但是增加了径流对降雨的响应时间。极端枯水期降低了径流系数;同时增加了引起径流变化的累积降雨量阈值。极端枯水期显著降低了径流组分的涨水浮动系数。径流组分存在显著的季节性变化特征。在融雪径流期(5月和6月),基流随着降雨历时增加,其对总径流量的贡献逐渐减少;进入生长季(7月至9月),各月基流占比均大于0.65,8月份基流指数最大,达到了 0.91;基流随着降雨历时的增加,其对总径流量的贡献也逐渐增加。基流在生长季与土壤含水量之间存在显著(p0.05)的相关性,并且有明显时间延滞效应,这种延滞效应在降雨量较大,洪峰流量较高的降雨-产流过程中更为显著。(3)基于电导率质量平衡法(CMB)所获得的基流值修正数值模拟法的经验参数,数字滤波法F1、F4的参数分别为0.87和0.92;HYSEP法的单位时段(N)为7;BFI法的单位时段(N)为3。在与CMB法获得的基流数据进行对比研究发现,优化后的数字滤波法F4公式模拟的结果在相关系数、均方根误差、平均绝对误差以及基流指数方面表现最好,在无电导率数据的情况下,其模拟效果最佳。