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考虑融雪及土壤冻融的新安江模型及其应用——以雅砻江上游径流模拟为例

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水科学进展 2024年第4期35卷 530-542页

作者：董宁澎王浩杨明祥张居嘉徐世琴中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 Hydrology Agriculture and Land Observation LaboratoryDivision of Biological and Environmental Science and EngineeringKing Abdullah University of Science and TechnologyThuwal 23955-6900Kingdom of Saudi Arabia

寒区为中国大江大河的主要产流区,其径流预报精度直接影响下游水利工程调度和水资源科学管理。针对传统概念性水文模型较少考虑积雪融雪及土壤冻融过程对径流的叠加影响这一问题,以新安江模型为基础,以降水量和气温为驱动数据,提出了基... 详细信息

寒区为中国大江大河的主要产流区,其径流预报精度直接影响下游水利工程调度和水资源科学管理。针对传统概念性水文模型较少考虑积雪融雪及土壤冻融过程对径流的叠加影响这一问题,以新安江模型为基础,以降水量和气温为驱动数据,提出了基于“等效土壤温度”和“土壤冻融特征曲线”的概念性土壤冻融模块来刻画积雪融雪及土壤冻融共同影响下的流域产流过程,构建了考虑融雪产流和土壤冻融的新安江模型。以雅砻江甘孜水文站以上流域为典型研究区,开展了流域2017—2022年冰雪消融期逐小时的径流模拟分析。结果表明,相比于HBV模型,考虑融雪产流和土壤冻融的模型可以显著提升流域冰雪消融期的水文模拟精度,各年份消融期径流的纳什效率系数中位数由0.69提升至0.83,相关系数中位数由0.88上升至0.92。本研究所提出的考虑融雪及土壤冻融的新安江模型可以为寒区的水文业务预报提供科学支撑。

关键词：寒区融雪产流土壤冻融新安江模型水文预报

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中亚阿姆河上游产流过程特征研究

地理科学进展 2015年第3期34卷 364-372页

作者：王晓蕾孙林张宜清罗毅生态系统网络观测与模拟重点试验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

阿姆河是中亚最大的一条河流,其径流主要来源于西天山和帕米尔高原的积雪、冰川融水,由于地处高山区,数据获取困难,对其产流的具体组成与季节分布特征认识不足。本文利用分布式水文模型模拟阿姆河1951-2005年的产流过程,分析雪、冰融水... 详细信息

阿姆河是中亚最大的一条河流,其径流主要来源于西天山和帕米尔高原的积雪、冰川融水,由于地处高山区,数据获取困难,对其产流的具体组成与季节分布特征认识不足。本文利用分布式水文模型模拟阿姆河1951-2005年的产流过程,分析雪、冰融水年内分布和年际变化特征以及气候变化的影响。结果表明:1阿姆河产流区融雪集中在3-7月,冰川产流在6-9月,雨、雪、冰产流比例分别为18%、67%和15%,雪、冰融水产流超过80%;2阿姆河总产流集中在4-9月,占年产流量的83%,地表流、基流和侧向流分别占径流量的38%、46%和16%;3 MannKendall非参数检验(α=0.05)显示,1951-2005年间,阿姆河产流区降水呈显著减少趋势,气温呈显著升高趋势,雨、雪、冰产流量与总产流量均呈减小趋势,特别是在1995年之后,由于气温的持续上升和降水急剧下降,产流量减少幅度加大,1996-2005年与1951-1995年相比,雨、雪、冰产流分别减少35%、20%和4%,总产流减少了21%。

关键词：分布式水文模型阿姆河融雪产流融冰产流

长春黑顶子河流域冻土融化期氢氧同位素特征及影响因素分析

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中国农村水利水电 2017年第8期 121-126页

作者：赵强常丹黄介生王康武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

基于2016年冻土融化期黑顶子河流域地表水、土壤水和地下水中稳定氢(δD)氧(δ^(18)O)同位素观测数据,分析了该区域融雪产流阶段δD和δ^(18)O的时空变化特征及主要影响因素。结果表明:融化期积雪δD和δ^(18)O平均值最小,分别为-9.33%... 详细信息

基于2016年冻土融化期黑顶子河流域地表水、土壤水和地下水中稳定氢(δD)氧(δ^(18)O)同位素观测数据,分析了该区域融雪产流阶段δD和δ^(18)O的时空变化特征及主要影响因素。结果表明:融化期积雪δD和δ^(18)O平均值最小,分别为-9.33%和-1.28%,且变异性最大。冻土层隔绝了地下水与融雪水的联系,因而地下水、土壤水主要来自冻结期前降雨,其δD和δ^(18)O变异性最小且均匀的分布在大气降水线附近。冻融过程控制了融雪水与土壤水的蒸发速率和混合作用,进而影响了河水δD和δ^(18)O随时间的变化特征。土地利用类型不同导致下垫面之间土壤水和地下水δD和δ^(18)O差异较大。玉米田土壤水主要来自降雨,经历了先入渗再蒸发的过程,呈现表层大深层小的变化趋势。水稻田深层土壤水和地下水主要来自作物生长期灌溉水,经历了先蒸发后入渗的过程,δD和δ^(18)O较大;表层土壤水主要来自冻结期降雨或融雪入渗,δD和δ^(18)O较小。受水稻田地下水补给、河道融冰补给以及蒸发作用的影响,主河道稳定同位素显著大于支流,这种差异的大小与流域水循环活跃程度密切相关。

关键词：季节性冻融区氢氧同位素冻融过程土地利用类型融雪产流

辐射能量对不同深度和密度积雪持水能力及融雪水量的影响

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沈阳农业大学学报 2017年第2期48卷 250-255页

作者：张娜范昊明许秀泉沈阳农业大学水利学院沈阳110161

为深入研究积雪融化过程中,积雪持水能力与融雪水量的变化特征及其影响因素,选取积雪密度、深度和辐射能量3个因素,采用室内模拟融雪试验,对试验数据进行极差分析与线性回归分析,得出辐射能量对不同积雪密度和深度积雪持水能力与融雪水... 详细信息

为深入研究积雪融化过程中,积雪持水能力与融雪水量的变化特征及其影响因素,选取积雪密度、深度和辐射能量3个因素,采用室内模拟融雪试验,对试验数据进行极差分析与线性回归分析,得出辐射能量对不同积雪密度和深度积雪持水能力与融雪水量的影响规律。结果表明:积雪持水能力随密度的增大而减小。密度从100kg·m^(-3)增大到300kg·m^(-3)时,产流时持水能力从46.22减小到13.61,减小约3.4倍,同时产流前、后持水能力变化率也呈现减小趋势。融雪水量随积雪深度的增加而增加。深度从5cm增大到25cm,产流时融雪水量从1.58mm增大到10.70mm,增大约6.8倍。积雪深度对二者变化影响较小。辐射能量与积雪持水能力和融雪水量的相关性不显著,但对二者变化影响较为明显。积雪密度是影响持水能力的主要因素,且3种因素对积雪持水能力的影响强度分别为:积雪密度>积雪深度>辐射强度。积雪深度是影响融雪水量的主要因素,且3种因素对融雪水量的影响强度分别为:积雪深度>积雪密度>辐射强度。积雪密度与深度主要通过影响雪层间孔隙度、雪粒间毛管力以及融雪水类型而影响积雪持水能力与融雪水量。能量通过改变积雪特性进而影响积雪持水能力和融雪水量。

关键词：融雪产流雪层间孔隙度雪粒间毛管力融雪侵蚀

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春季积雪融化过程的模拟研究

自然科学 2022年第2期10卷 138-145页

作者：汪楠褚越哈尔滨师范大学黑龙江哈尔滨

为深入研究东北积雪在融化期融化速率、融雪水量及产流时积雪厚度的影响因素,选取积雪厚度、积雪密度、风速、温度4个因素,利用正交试验设计方法,采用室内模拟融化试验,对试验数据进行方差分析与线性回归分析,得出积雪在不同厚度、密度... 详细信息

为深入研究东北积雪在融化期融化速率、融雪水量及产流时积雪厚度的影响因素,选取积雪厚度、积雪密度、风速、温度4个因素,利用正交试验设计方法,采用室内模拟融化试验,对试验数据进行方差分析与线性回归分析,得出积雪在不同厚度、密度、不同风速、温度条件下,积雪融化速率、产流时刻雪深及融雪水量的影响规律。结果表明:在整个试验过程中,对积雪融化速率的影响为:风速 >积雪密度 >温度 >积雪厚度。温度是积雪融化外部能量的来源,温度越高,融化速率越快;风速通过运输外部能量和加速水分运移影响着积雪融化的快慢;自身的厚度与密度是积雪内部结构的基础,影响着水分在雪层间的储存与运移,从而影响积雪的融化速率。积雪融化前的初始厚度与密度对积雪产流时积雪厚度影响较大,风速与温度只影响产流时间长短,不影响产流时积雪厚度。积雪厚度、密度影响积雪融雪水量的多少,风速与温度只影响融化快慢,对融雪水量没有影响。

关键词：融化速率融雪产流融雪水量