融雪型洪水量级的流域积温分布模型研究及应用

鉴于对高寒山区融雪洪水预警精度的迫切需求,利用能量守恒原理和水量平衡原理,选取经典分布式水文模型反序架构,构建了基于融雪型洪水量级下的积温阈值及流域积温分布模型。首先利用流域集总算法计算流域面的平均积温,然后基于气温直减率进行分配,最终确定积温分布,该模型在本质上属于热传导方程的逆问题。在模型驱动数据方面,采用NCAR再分析资料用于模拟输出流域的总体平均温度,同时利用高光谱遥感数据计算出流域平均雪深,结合对新疆地区天山北坡中段军塘湖流域长期的雪特性观测、SWAT及DHSVM径流模拟试验中径流和下渗的相关性试验数据,获得了诱发得到的4次融雪型洪水过程流域的积温分布特征。最后,根据气温直减率,确定军塘湖流域面上的积温分布特征。在对研究区4场融雪型洪水进行模拟验证后发现,该模型的输出结果较为精确(纳什效率系数NSE为0.815)。然而由于模型的水文过程(下渗、蒸发等)仍存在一定的不确定性因素,因而模型结果与实际观测结果依旧存在一定差异(算术平均误差为10.65%)。研究认为,该积温模型的研制对于空间气象站点缺少区的高纬度融雪型洪水多发区的预警、预报具有较大的理论价值及应用价值。

积雪覆盖下的季节性冻土对融雪水出流的影响

以天山北坡军塘湖流域为研究区,利用2012—2013年融雪期实测逐日积雪、冻土数据,分析季节性冻土的水热状体对融雪水出流的影响。结果表明:1 2012年融雪期30 cm以上季节性冻土的冻融变化经历了稳定冻结期、冻融交替变化期、无冻期3个阶段,其中10 cm季节性冻土稳定冻结期、无冻期分别占融雪期50%和40%。2以2012年、2013年融雪期起始积雪厚度分别为18 cm和30 cm为例,有季节性冻土存在条件下融雪水出流时间比没有季节性冻土存在提前2 d。3不同深度土壤日积温与融雪水出流量均呈负相关,且土壤剖面10 cm以上负相关性最大(R2=0.825)。4季节性冻土延缓了土壤液态水含量的增加速度,使融雪水最大出流提前到来。