东北寒区SWAT模型融雪径流空间异质性参数率定方法及应用——以白山流域为例

融雪水是东北地区春季径流的重要来源,融雪径流过程的可靠模拟及预报可为科学管理和调度春汛期水资源提供参考。东北寒区年度内存在融雪径流和降雨径流两种产流模式,流域物理空间属性差异对融雪径流产流模式影响显著,为了解决东北寒区融雪径流空间异质性问题、提高SWAT模型模拟及预报精度,提出对SWAT模型采用单站点和多站点联合参数率定的策略。首先,利用白山水库入库流量进行单站初步参数率定,进而,采用多站点对融雪径流参数进行率定,并将该参数移植到单站初步率定参数集。结果表明:单站初步参数率定后模拟得到年度(1—12月)、夏季汛期(6—9月)、春季融雪期(3—5月)验证期月尺度确定系数(R^(2))分别为0.76、0.74和0.58,日尺度R^(2)分别为0.71、0.75和0.51;单站和多站点联合参数率定后模拟得到年度、夏季汛期、春季融雪期验证期月尺度R^(2)分别为0.80、0.74和0.79,日尺度R^(2)分别为0.74、0.78和0.61。在月尺度和日尺度上,单站和多站点联合参数率定较单站参数率定后春季融雪期的模拟精度分别提高了20%和10%。

考虑人类活动影响的改进新安江模型水文预报

为定量描述小水库和小塘坝等人造水利工程对流域产汇流过程的影响,以白山流域为例,引入自由虚拟水库的概念,建立了改进的三水源新安江模型,并应用于八场洪水的预报模拟,对原始和改进的新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,小水库和小塘坝对洪峰流量具有滞后作用,改进的新安江模型对白山流域产汇流的模拟较原始三水源新安江模型效果好。

银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩地球化学特征及其环境意义

对银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩进行详细的地球化学分析,探讨各特征元素对古环境、古气候的指示意义。地球化学测试结果显示:除样品CH3外,其余样品主量元素中的Al及微量元素中的Ti、Zr、Th等典型陆源特征元素的含量较低,Y/Ho平均值为45.58,反映研究区白山组碳酸盐岩较少受陆源物质输入的影响;δCe与δEu、w(ΣREE)、(La/Sm)_N未见良好的相关性,也不具备Eu正异常,说明研究区白山组碳酸盐岩受成岩作用和热液作用的影响也较为有限。碳酸盐岩中所含微量元素主要为海水自生成因,能够反映原始沉积环境。根据特征元素对古水深、古盐度、古气候、古氧相和古水温进行研究,显示研究区白山组碳酸盐岩段虽然岩性较为单一,但其地球化学特征可以反映早晚的沉积古环境差异。研究区白山组碳酸盐岩总体经历了1个大的海侵海退旋回,沉积于正常海水,气候潮湿,弱氧化—弱还原环境,古水温为8.51~27.10℃,早期水温低,晚期水温升高。

吉林东南部白山盆地下白垩统鹰嘴砬子组时代厘定及地质意义

对鹰嘴砬子组层型剖面进行了重新测制,系统采集了古生物化石。研究证明该组所产脊椎动物、无脊椎动物、植物和孢粉化石组合与Eosestheria-Epicharmeropsis-Lycoptera (EEL)组合为代表的热河生物群一致,代表了中国最东部的热河生物群化石产地,地质时代应为早白垩世,而不是前人划归的晚侏罗世。孢粉学和年代地层学研究资料进一步表明,鹰嘴砬子组地质时代应为早白垩世Hauterivian-Barremian期。鹰嘴砬子组区域上可与辽西义县组、冀北大店子组—西瓜园组及龙江盆地光华组对比。

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%。

第二松花江上游白山水库极值峰年长期预报方法研究

针对极值峰年对水库防洪度汛的影响特别大的特点,为了达到更好地解决防洪与兴利矛盾的目的,开展白山水库极值峰年长期预报方法的研究工作。依据可公度性理论,构建了平均为60a、53a、44a、25a和19a等5个周期的可公度网络结构图,以春汛前兆相似年,进行极值峰年来水量级的预报。研究显示:当这5个周期共振叠加到一起的时期,就是下一个极值峰年的高发期及高发年,用来进行极值峰年发生时间的预报;对8a历史极值峰年进行预报检验,综合预报合格率为81.25%。结果表明:白山水库极值峰年长期预报方法预报精度较高,在考虑预报误差的情况下,可以在生产实际中进行应用;用5周期共振加前兆方法对未来12a(2019-2030年)作了极值峰年预报,预计2020年、2024年、2026年和2030年为极值峰年高发年。