寒冷地区流域水文模型初探

冰雪和冻土的水文物理特性，及其对径流形成过程的作用，是寒区流域产汇流的主要矛盾或矛盾的主要方面。文章根据北方寒冷地区水文物理及冰雪水文的有关理论，参照国内外非寒区流域模型（新安江模型、水箱模型、萨克拉门托模型）的结构，研究建立具有物理基础的概念性寒区流域水文模型。     

乌裕尔河水文特性与生态环境保护问题探讨

在分析流域地理位置,地形地貌、水系、水文、气候、水资源等特点的基础上,揭示了冻土影响下的产流机制和三水转化关系,结合水文水资源变化规律,探讨了本流域生态环境保护战略问题.     

冻土水文地质学研究进展

冻土水文地质学主要研究冻土区水分要素的时空分布和运动规律及其与冻土间的相互作用。在微观上,冻结温度、未冻水含量以及孔隙水压力等冻土层独有的水热参数决定了冻土的结构和物理力学性质,同时影响了冻土层的冻融过程。而宏观上,冻土层的存在改变了常规的地表径流和水系模式,地下水的循环系统也由于冻土层的季节性冻融发生了根本变化,形成了冻土区独特的水文地质条件。从微观和宏观两种角度系统归纳与总结国内外冻土水文地质学研究进展,并分析包括地球物理技术、水化学、冻土水文模型在内的技术方法,同时对高寒区特有的地下水溢流冰、融雪入渗和冻土保墒现象的研究成果进行总结与分析。冻土水文的发展趋势应在积累研究数据和技术方法的基础上进一步探索产汇流过程机理,并建立更完善的冻土水文物理模型,定量分析冻土与水资源之间的相互作用。     

黑龙江省融雪径流规律与实例分析

寒冷地区经常是地面覆雪、土壤结冻,其降水、蒸发和径流的转换关系受到冻土制约,具有与无冻地区和无冻期不同的规律和特点。黑龙江省位于中国的最北端,是中国最冷的省份,冬季冰雪覆盖,春季融雪,所产生的融雪径流,对灌溉、给水等具有一定的作用。文章通过对黑龙江省降雪及融雪的概述,结合对黑龙江省呼玛河流域水文资料的分析,对全省融雪径流的基本情况进行分析。     

新安江模型在严寒地区泥鳅河的应用

冻土的存在使土壤的水文特性发生了很大变化,文章在分析受冻土影响下的寒冷地区水文特性的基础上,将新安江模型应用到泥鳅河流域,结果证明,该方案产流预报精度达到81.8%.远高于传统方法的精度.     

闹得海水库水文自动测报系统优化改造

文章根据闹得海水库自动测报系统现状和洪水预报要求,提出闹得海水库水文自动测报系统遥测站网优化改造.统计分析了闹得海水库流域内降雨径流预报洪水预见期和河段预报洪水预见期,计算、对出了遥测站点增设前后流域3日面雨量误差.从洪水预见期、流域降雨产流特点、面雨量精度、遥测站布设密度、水文规范要求等方面,论证闹得海水库水文自动测报系统改造的合理性与必要性.     

花俏不能欺——在赵人俊教授90冥寿纪念座谈会上的发言

赵人俊教授分析我国南方湿润地区的降雨径流关系,提出了蓄满产流的假设,颠覆了传统的产流理论,建立了新的产流计算模式;根据水力学规律和时变线性系统等观点,分层次进行参数优化识别,解决了河道汇流和河网汇流计算问题,构建了新安江流域水文模型,被广泛应用于国内外生产实践,这一切都得益于从实际出发这个最基本的理念和研究方法。在水文科学研究方面,要牢记赵教授"花俏不能欺"的谆谆教诲。     

基于栅格的分布式水文模型应用研究

基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。笔者在DEM的基础上,GIS软件的支持下,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对半干旱地区三关口流域和典型湿润地区呈村流域进行洪水模拟。由于模型采用的是超渗产流模式,适用于半干旱半湿润地区,因此在半干旱地区的三关口流域模拟效果较好;而对于典型湿润地区的呈村流域,产流机制为蓄满产流,模拟的洪峰流量及洪量较实测数据偏小。     

寒区土壤水冻融机制及入渗模型研究综述

本文从影响土壤水冻融的影响因素评述入手,分析了寒区土壤冻融循环规律;从微观层面分析了土壤冻融作用对土壤水力学性质的影响;介绍了若干经典土壤水入渗模型和寒区经验、半经验土壤入渗模型,指出寒区由于冻土的冻融作用使得入渗具有不同于非冻土入渗的特点,需要建立适合寒区的入渗模型或者在原有模型的基础上进行改进。研究具有寒区特色的土壤水分入渗理论和模型是深入探索寒区水文循环机制、完善寒区水文水资源理论、改进相关应用实践的基础,具有重要科学意义。     

模块化建模方法在东北严寒区水文过程模拟中的应用

中国东北严寒地区广泛分布着大面积的积雪和冻土,因此该地区重要的水文变化过程就是每年冬、春交换季节的冰雪和冻土融化过程。基于此,文章将重点结合模块化的建模思想,针对我国东北严寒地区某小流域冰雪融化和融雪下渗这一水文变化过程进行模拟,以此经过长期数据观测,构建寒区水文模型,对该研究区水文及冰雪消融这一自然现象引起的径流过程进行分析。     

东北典型黑土区乌裕尔河中游泥沙输移月年时间尺度特征

水土流失是土壤侵蚀、泥沙输移和沉积的统一体.东北黑土区有关河流泥沙输移时间尺度的研究有助于更好的揭示黑土区土壤侵蚀规律和泥沙运移机制.本文以典型黑土区乌裕尔河中游依安水文站为研究对象,利用该站1957-1989年33年月、年时间尺度上的水沙数据,对黑土区河流泥沙输移特征进行了分析.研究认为,在月时间尺度上,水沙关系松散,径流量对泥沙量的决定系数为53.8%;年内月泥沙量存在着两个峰值,分别发生在春季的5月份和夏季的7月份,流域泥沙存在"存储-释放"的过程.流域泥沙量年际尺度差异大,受人类活动的影响,1957年以来,泥沙量和径流产沙能力呈现逐年增加的趋势.     

怒江源区小唐古拉山冻融过程水源解析

高寒地区径流的补给水源有冰雪融水、降水、地下水、土壤冻融水等类型,为了识别不同时期水源类型对水循环过程的影响,根据小唐古拉山一年野外气象观测资料与采集水样检测的同位素结果,运用统计学方法,分析研究了土壤温、湿度的变化特征以及相互之间的关系,并揭示高寒流域不同冻融过程中的水分来源。结果表明: ( 1) 土壤温度呈近似正弦曲线的周期性变化特征,与气温和相对湿度均呈极显著正相关,土壤湿度与土壤温度和气温均呈显著的正相关关系; ( 2) 依据活动层的土壤温度和土壤湿度的变化,将该区域的冻融过程划分为完全冻结期、融化过程期、完全融化期和冻结过程期; ( 3) 完全冻结期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) ; 融化过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 和冰雪融水; 完全融化期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 、大气降水、冰雪融水和土壤冻融水; 冻结过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 。本研究成果可为高寒流域径流演变机理识别及适应气候变化提供支撑。     

冻土理论研究进展

为梳理冻土理论在工程领域的研究进展,在总结前人研究成果的基础上,系统地总结了冻土理论下的冻土力学研究进展,冻土在动力作用下性状的研究进展,冻土的冻融研究进展,冻土水、热、力耦合机理研究;其中冻土的冻融研究进展中着重总结梳理了土体冻胀、融沉以及冻融循环对土体物理力学性质影响的研究思路。针对冻土水、热、力耦合机理研究,深入探讨了冻土水迁移理论、冻土温度场以及冻土三场耦合研究现状。最后,结合前人的研究成果,给出了进一步研究的方向:将理论研究和试验研究相结合,反复模拟出最贴近真实情况的冻土破坏机理;研究冻融或反复冻融条件下工程地质灾害情况,考虑运用三场或多场耦合原理模拟地质灾害最不利工况,用以指导实践。研究所得结果为冻土理论的继续研究提供思路,为寒区工程设计和施工提供参考经验。     

基于MODIS遥感影像的融雪径流模拟研究

高寒山区冰雪覆盖面积的大小直接影响山区河流的冰雪融水补给量。文中以新疆塔什库尔干河伊尔列黑水文站控制流域为研究对象,从MODIS遥感影像提取流域冰雪的覆盖面积比例,采用SRM融雪径流模型对伊尔列黑水文站径流过程进行模拟。SRM的模拟预报效果表明:采用SRM融雪径流模型并结合MODIS遥感影像进行研究流域冰雪融水径流模拟具有普遍适用性,可为研究流域水资源的优化管理及下游水库入库流量进行数据支持。     

吕二沟小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响

以甘肃天水吕二沟流域22年实测水文泥沙数据为基础,从降水～侵蚀产沙、径流～产沙关系入手,统计分析了小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响。结果表明：小流域径流和侵蚀产沙在年内的分布与降水的季节分配和植被生长发育期有关;径流和侵蚀产沙的年际变化是随流域水土保持措施全面实施和小流域林草植被面积的增加,流域径流量和侵蚀产沙量逐渐减少。从单次降水～径流、降水～侵蚀产沙关系曲线来看,小流域水土保持措施发挥着明显的减水、减沙效益,为流域的综合治理、水土资源的合理开发利用提供科学依据。     

三川河流域近30年水土保持蓄水拦沙效益分析

根据黄河中游三川河流域至2000年的水文气象和水土保持措施量资料，分析了流域近30年降水、水沙变化特点和治理进展情况；通过水沙量还原计算，并在地表径流量推求和降水指标计算优选的基础上，建立汛期天然水沙量计算公式，进而计算分析出70年代以来各年代的蓄水拦沙效益。结果表明，该流域水土保持措施的蓄水拦沙效益十分显著，尤其是80年代蓄水、拦沙效益和90年代的拦沙效益分别较70年代提高了22．7％、18．4％和23．5％。     

汤旺河流域输沙量特征分析

以河流悬疑质泥沙为研究对象,介绍了河流泥沙对一些行业的影响及研究河流泥沙变化规律特征的意义。通过对汤旺河流域主要控制水文站历年实测径流、泥沙资料的统计分析,论述了河流泥沙的主要来源,输沙量的年内分配和年际变化,径流量和输沙量的关系以及流域泥沙的主要成因和泥沙防治措施。为了解流域的泥沙变化规律特征,合理地开发利用其水土资源提供依据。     

Sensitivity of Hydrological Variables in the Northeast Pond River Watershed,Newfoundland, Canada,Due to Atmospheric Change

Watershed runoff modelling techniques were developed and applied for assessing climatic impacts, and tested for a watershed in the Northeast Pond River basin using atmospheric-change scenarios from a series of hypothetical scenarios. Results of this research strongly suggest that possible changes in temperature and precipitation caused by increases in atmospheric trace-gas concentrations could have major impacts on both the timing and magnitude of runoff and soil moisture in important natural resources areas. Of particular importance are predicted patterns of summer soil-moisture drying that are consistent across the entire range of tested scenarios. The decreases in summer soil moisture range from 10 to 50% for different scenarios. In addition, consistent changes were observed in the timing of runoff – specifically dramatic increases in winter runoff and decreases in summer runoff. These hydrologic results raise the possibility of major environmental and socio-economic difficulties and they will have significant implications for future water-resource planning and management.     

白山流域春季径流影响因素及作用机理识别

我国北方流域春汛来水水源组成多元,影响径流过程的因素众多,且各因素的作用过程复杂,给春汛来水预报带来了挑战。春汛是白山流域第二个集中来水期,准确的春汛预报是科学合理制定水库调度方案的前提和基础,既可以保证农业供水需求、航运用水需求,又能为后期防汛预留库容,实现水资源高效利用。依托白山水库1958—2016年春季长系列日入库流量过程资料,通过Eckhardt递归数字滤波法进行基流分割并绘制基流比过程,根据基流比过程演化趋势将春季径流的水源组成划分为融雪产流、冻土条件下融雪、降雨产流和冻土条件降雨产流等3个阶段。多年平均状况下,白山流域融雪产流开始日期为3月28日,冻土条件产流开始日期为4月28日,融雪产流结束日期为5月20日,冻土消融日期为6月15日;多年平均状况下,融雪产流历时为28 d,冻土条件下融雪、降雨产流历时为26 d,冻土条件下降雨产流历时为24 d。以白山流域内3个气象站1960—2016年日降雨、温度、辐射和风速数据为影响因素,以白山水库日入库径流量(径流深)为目标变量,在融雪产流期(3月28日—5月20日)内,采用全局灵敏度分析法识别出日总辐射和平均风速无时滞效应、最低温度具有1 d的时滞效应、平均温度和最高温度具有2 d的滞后效应,继而识别出基于时滞的日总辐射、平均风速、平均温度和降水为融雪产流的关键影响因素;采用遗传算法拟合融雪产流经验公式,1960—2010年校准期内模拟精度较好,在径流系数小于等于1时和大于1时,拟合优度分别为97.1%和77.5%,平均相对误差为7.5%和22.5%,效率系数分别为96.8%和71.2%;在2011—2016验证期内,在径流系数小于等于1时和大于1时,拟合优度分别为99.3%和99.8%,平均相对误差分别为7.4%和16.8%,效率系数分别为97.8%和94.6%。