融雪侵蚀研究进展

融雪侵蚀在中国及世界上许多地区都有发生,其对表层土壤的破坏作用越来越为人们所认识,已成为土壤侵蚀研究中的重要问题之一。在总结相关研究成果的基础上,分析了影响积雪和融雪的气候、海拔、地形地貌及土地利用等因素。在融雪侵蚀影响因素方面,认为融雪径流、表层土壤解冻深度、解冻期表层土壤可蚀性是影响融雪侵蚀发生的特殊因素。同时指出,融雪侵蚀预报模型中冻融作用对土壤水分迁移的影响、未完全解冻层对表层土壤水分的影响以及坡面融雪过程研究是未来融雪侵蚀研究中应重点解决的问题。

凉水自然保护区雪化学特征分析

以2006年11月至2007年5月凉水自然保护区内采集的降雪、积雪和溪流融雪径流样品为研究对象，初步探讨森林生态系统内雪化学特征及其变化规律。研究结果表明：降雪中浓度最高的阴、阳离子分别为HCO3^-和C^2＋，pH值为5．94，属微酸性；原始红松林内积雪中各种离子的浓度均高于人工落叶松林、次生白桦林和林间空地，且Ca^2＋，K^＋，Cl^-，NO3^-和HCO3^-存在显著性差异，说明原始红松林是较好的营养库；原始红松林内积雪离子浓度最高值均出现在郁闭度为0．5～0．7之间；保护区内溪流水中离子浓度在融雪径流期里规律性变化。

APHRODITE降水数据驱动的融雪径流模拟

针对流域内气象观测站点稀少和融雪径流过程的特点,利用APHRODITE降水数据进行插值,应用日有效活动温度改进度日数;依据季节性冻土受有效活动积温影响的特点,建立有效活动积温与径流系数的关系,提高模型中融雪速率和径流系数的计算精度。结合气象、水文资料和MODIS遥感积雪产品,应用改进的融雪径流模型(SRM)对开都河流域2000年与2006年融雪期的径流进行了率定和验证模拟。改进模型在率定期和验证期的模拟结果远远优于用日平均温度作为度日数的结果。结果表明,用APHRODITE降水数据及改进的度日数和径流系数作为SRM模型参数输入,能够较好模拟开都河流域融雪径流过程,大大提高模型模拟精度。

分布式融雪径流模型的设计及应用

融雪径流模型的研究对洪、旱灾害的监测与预报，对水文水资源的管理都具有重要的实用价值。本丈设计和构建了一个基于“3S”技术和DEM技术的分布式融雪径流模型，整个分布式融雪模型的计算基于能量平衡和水量平衡，由分布式栅格融雪过程到分布式橱格产流，最后是基于GIS的橱格汇流过程。融雪以及产汇流过程全部基于橱格尺度，全面实现了模型的分布式特性并具有严格的物理机制。文中提出了“单元时段”的重要概念，从而得到了“度分融雪模型”，为水文时间尺度转换难题的解决提供了新的思路；针对融雪过程中颇为复杂的冻融反复性难题提出了旨在解释积雪冻融反复性物理机制的“冻融系数”的重要概念，对于准确把握融雪过程的物理机制具有重要意义。另外，开发了B／S与C／S相结合的分布式融雪径流模拟系统，利用获取的大量实测、遥感以及气象等资料，基于橱格尺度全面实现了模型的算法，完成了对融雪径流的可视化、可控性模拟。最后。对典型研究区新疆军塘湖流域2006年春季融雪期（2006年3月6日11：00—2006年3月10日11：00的洪水过程进行了模拟．模拟结果精度较高。平均相对误差在0．18以下，达到了融雪洪水预警预报的业务需求。

原始红松林积雪与融雪径流水化学特征分析

于2009年4月初—5月中旬,对凉水自然保护区内原始红松林积雪与融雪径流的pH值、电导率及SO42-、Cl-、NH4+、NO3-、总氮(TN)、总磷(TP)的浓度进行了测定,结合积雪厚度的变化,初步探讨了原始红松林积雪与融雪径流水化学特征及其变化规律。结果表明:1)不同郁闭度的原始红松林中各化学成分所表现的规律有所不同,其中电导率及Cl-、NO3-、SO42-、TN浓度的最大值出现在郁闭度为0.5或0.6的红松林,说明郁闭度为0.5～0.6的原始红松林保存营养成分的能力最强;相关分析表明,积雪厚度与电导率及SO42-、Cl-、TN浓度呈显著负相关,与NO3-呈极显著负相关。2)融雪过程中,与流域出口处的干流相比,原始红松林林内支流中除pH值外其他化学成分浓度的波动范围较小,但二者均有"离子脉冲"现象出现,且林内支流出现离子脉冲的日期滞后,峰值也较低。3)与积雪相比,融雪初期干流和支流中的pH值、电导率和SO42-浓度略有增加,其余则相反。

基于坡向判断的分布式水文模型研究应用

针对西北内陆高寒山区的水文、气象特点,以网格为最小单元将流域离散。通过分析同一高程网格坡向不同及其对到达地面太阳短波辐射通量的影响,提出地形要素差异导致地面冷热源再分布,调控融雪出流量,继而将坡向判断也作为系统重要输入项之一嵌入到模型计算中。最后通过在每一栅格单元上采用融雪型新安江产流模型与SCS汇流模型,构建整个流域的分布式水文模型。该模型在甘肃省石羊河流域进行模拟研究,其结果令人满意。

挠力河融水径流氮分布特征及其对流域LULC的响应

春季融水是中国东北地区河流的重要水文特征,然而对其研究却不多见。以东北三江平原挠力河为研究对象,进行春季融水径流氮分布特征的研究,并利用GIS技术获取各流域土地利用/土地覆被(Land Use/LandCover,LULC)类型面积百分比。将各流域出口氮浓度值与流域LULC类型面积百分比进行Spearman非参数相关分析,结果表明,挠力河中下游融水径流氮分布对流域LULC具有重要响应。其中,农田和居民点对径流氮分布具有正效应,林地具有负效应,湿地的正负效应有待进一步研究。并推断,农田和居民点是挠力河中下游融水径流的氮源,林地是氮汇。从理论上分析,湿地在流域中处于相对较低的位置,应该是接收氮的汇,具有吸收、蓄存和转化氮的功能,且湿地的氮吸收存在一个随面积大小不同而变化的阈值;当氮的输入量低于这一阈值时,湿地为氮汇,而当氮的输入量高于这一阈值时,湿地便成为向下游径流输出氮的源。尽管如此,湿地作为水陆之间的过渡带,独特的位置使其成为农田与径流之间的缓冲带,是氮从农田向径流迁移的最后一道屏障。因此,建议以流域为单元进行LULC规划与管理,加强河岸缓冲带保护与建设,恢复和重建河流中下游河岸湿地,构造宽度适宜、结构完整和高度连通的河岸植被缓冲带。

基于熵权的模糊聚类模型在山区融雪洪水产流类型中的分类应用

山区融雪洪水流量过程因洪水成因不同而异,但又表现出自身的规律性。将洪水产流类型分为若干类能够更好的掌握洪水机理和进行洪水预报。运用熵权确定影响因素的权重,并利用模糊C均值聚类模式识别分类方法得出洪水样本的自然分类。实验区位于新疆天山北坡山区地带的军塘湖流域。选取了12场洪水过程的观测资料,借助试验区架设的自动气象观测站的气象资料,积雪样方观测资料,将洪水的产流类型分为:超渗产流型,超渗蓄产流型,蓄满产流型。研究表明:(1)熵权能够有效地对影响洪水的各要素赋权,从而让模糊C均值聚类分析能够区分每个洪水样本的类型。(2)该方法能够准确、迅速的判断洪水产流类型,能有效地提高洪水预报精度。开展融雪洪水过程线分类研究,对于融雪洪水预报与预警有重要的理论和实际意义。

运用气象资料解决新疆下坂地水库径流计算技术探讨

下坂地水库位于我国新疆西部干旱区叶尔羌河支流塔什库尔干河上,该河水文资料短缺,且其上游冰川覆盖,径流主要来源于冰雪融雪。通过研究伊尔列黑站实测径流与喀什气象站高空探空气温的关系,提出适合本流域特征的径流插补分析方法,为资料缺乏地区融雪径流的分析提出一种有效的思考方法。

高寒山区融雪径流对气候变化的敏感性分析

以玛纳斯河流域为研究区,采用数理统计的方法以研究区1958-1987年实测的水文、气象资料为基础进行趋势变化及全球气候变化对降水、气温、径流影响的分析。以新安江模型为基础建立了研究区数字水文模型,并对1981年融雪径流进行模拟。利用该模型结合不同的气候情景假设分析高寒山区融雪径流对气候变化的敏感性。

东北黑土区横垄坡面融雪期细沟侵蚀特征研究

融雪期土壤由于受到融雪径流、冻融作用及未完全解冻层影响,细沟发育有别于降雨期。基于野外实地测量,对东北典型黑土区横垄坡面融雪期细沟侵蚀形态及空间分布进行分析。结果表明,横垄坡面融雪侵蚀产生的细沟主要为顺垄型、断垄型和复合型三种。顺垄型细沟平均长度和宽度较大,深度小于其他两种类型;断垄型细沟平均长度最小且变异程度最低、深度最大;复合型细沟平均长度最大、宽度最小。均匀坡面下部细沟侵蚀量最大,占坡面总量的85%,形态以顺垄型和断垄型细沟为主;坡面中部存在起伏区域,低洼处细沟侵蚀量最大,占坡面总量的64%,三种类型细沟均有发育。融雪期细沟发育的形态受微地形及未完全解冻层等因素影响,细沟分布则主要受坡位及融雪径流量等因素影响。

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21d;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 m^3/s;5月11日后径流趋于稳定,径流量波动于0.46 m^3/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。

基于组合绿色生态措施的北方城市雨雪径流削减模拟

以北方城市雨雪径流削减控制为研究目标,通过构建SWMM雨雪径流模型对北方城市夏季降雨径流量和春季融雪径流量进行模拟.同时根据研究区气候特点和实际情况制定了符合研究区低影响开发(LID)绿色生态措施方案,通过加入简单式绿化屋顶、雨雪收集双用装置和下凹式绿地3种控制措施,模拟了组合绿色生态措施对研究区夏季降雨和春季融雪径流的削减以及对排水管网压力的缓解效果.结果表明:2016年5月24日、6月10日和7月18日3场实测降雨模拟的最大径流量分别为2.7、6.2和7.4 m^3·s^(-1),1、2、5、10年4种不同重现期降雨条件下的峰值流量分别为2.39、3.91、6.24和7.85 m^3·s^(-1);在融雪期,峰值流量出现在3月初.LID措施在雨季对削减峰值流量、延迟峰值时间和缓解排水压力具有很好的控制效果,削减率最高可达70%左右,而且通过加入雪收集装置,对春季融雪径流也有一定的控制效果.