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。     

SRM 融雪径流模型在奎屯河流域洪水预报的应用

我国中小河流域防洪标准普遍偏低,急需加强洪水预报工作,特别是在站点稀少,资料匮乏的高寒山区,由融雪产生的径流与由降水产生的径流难以区分,加大了洪水预报工作难度。SRM融雪径流模型是专门解决这个问题的水文模型,它对于山区流域融雪径流预报和模拟研究起着非常重要的作用。基于SRM融雪径流模型,以新疆地区典型山区中小河流域奎屯河为例,通过MODIS遥感数据提取流域积雪覆盖率,并结合气象台站数据,对研究区进行水文模拟,研究结果认为:融雪径流模型能够很好的模拟奎屯河流域的径流过程,率定期与验证期Nash效率系数都达到了0.7以上,说明融雪径流模型能够适用于奎屯河流域的洪水预报,对高寒山区中小河流域防洪预警具有一定的指导意义。     

基于SWAT模型的长江源区巴塘河流域径流模拟

为了分析长江源区巴塘河流域气候变化与径流的水文响应关系,根据研究区的DEM(digital elevation model)、气象数据、土壤类型和土地利用数据,建立了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,并选用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法进行SWAT模型参数的矫正及验证。模拟结果表明:矫正期与验证期的模拟径流量与实测流量的峰值出现月份基本一致,均在巴塘河流域的6—9月份,最小值出现月份均在巴塘河流域的1,2月份,地下水延滞参数为影响模拟结果的首要因子。矫正期与验证期的模拟径流量与实测径流量之间的确定性系数及效率系数都高于0.8,该模型对巴塘流域的模拟效果良好,但受冻土影响较大。通过径流模拟及影响因子分析,可为巴塘河流域的山洪泥石流灾害预测、风险分析与管理提供参考。     

基于滑动Copula函数的金沟河流域径流-气温关系变异诊断

为探究变化环境下金沟河流域径流和气象因素的关系变异情况,根据八家户水文站1964—2016年的水文气象数据,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、Spearman相关分析和滑动Copula函数对流域内水文气象要素进行了分析。结果表明:金沟河流域的径流序列整体上呈微弱的减小趋势,降水和气温序列呈增加趋势,ESMD趋势项反映出金沟河流域的径流、降水和气温序列均呈非线性趋势变化;降水和气温序列的突变时间分别为1983年和1997年,径流序列的突变时间为2002年和2015年;滑动Copula函数不同窗口下的相关系数显示径流-气温关系变异时间为1997年,联合序列的最佳Copula函数由1964—1997年阶段的Gauss-Copula函数变异为1998—2016年阶段的Gumbel-Copula函数。气候变化和人类活动是造成金沟河流域径流-气温关系变异的主要原因。研究结果有助于了解金沟河流域内水文气象要素的变化特征及径流气象要素的关系变异时间,可为流域内的其他水文计算提供参考依据。     

基于SWAT模型的叶尔羌河山区融雪径流模拟

针对新疆叶尔羌河山区融雪径流的产汇流特点,运用分布式水文模型SWAT对其径流进行研究,结合遥感信息数据获取研究区的冰雪覆盖信息,收集研究区分辨率为1 km×1 km土地利用数据、DEM数据以及土壤数据并建立模型地理信息数据库,基于叶尔羌河卡群站1998—2012年月气象、水文观测数据,建立适合于研究区的SWAT分布式融雪径流模型,模拟了研究区1998—2012年的月径流,进而基于径流模拟结果,通过设定不同气候变化情景(假定气温±2℃,降水量变化±10%),定量分析不同气候变化情景下对研究区融雪径流的影响。结果表明:模型适合于研究区的融雪径流模拟,模型参数率定期和验证期年径流模拟相对误差均在10%以内,确定性系数均达到0.8,满足研究区的融雪径流模拟精度要求;气温升高2℃,融雪径流受积雪融化变化影响,将有所增加;降水量的增加(减少)将直接导致融雪径流量的增加(减少)。     

基于VAR模型的新疆金沟河气象要素与径流关系分析

为探究气候变化下金沟河流域气象要素与径流之间的关系,根据新疆金沟河流域2006-2015年的月平均降水、积雪覆盖率、气温和径流资料,采用VAR模型方法分析了降水、积雪覆盖率、气温变化与径流变化之间的相互响应关系及响应程度。结果表明：降水、积雪覆盖率、气温与径流之间互相影响,但径流对降水、积雪覆盖率和气温的影响范围更大;径流对于降水、积雪覆盖率和气温的冲击响应方向不太一致,而降水、积雪覆盖率和气温对于径流冲击的响应均具有滞后性;通过方差分解可知,除径流自身冲击外,降水、积雪覆盖率和气温对径流变化的贡献程度依次为：气温 > 积雪覆盖率 > 降水,金沟河流域径流的主要影响因素为气温。研究结果可为流域内的各类水文计算提供参考依据。     

流域积雪面积与融雪径流的关系及其与地形特征的关系——来自Beas流域的研究报告(印度·喜马拉雅)

融雪是径流组成的一个重要部分,因此估算融雪径流的工作很重要。我们选择位于印度东北的Beas河进行积雪面积与融雪径流关系的研究。土地资源卫星拍摄到该河全流域多年的卫星照片。该河的径流,除基流和降雨径流外,都按融雪径流计算。在很多子流域,积雪面积与融雪径流有很好的关系。也就是说,大雪或小雪不均匀地年复一年地降在流域上,其融雪径流量也相应地发生系统变化。对于某个特定流域讲,积雪面积与融雪径流的关系看起来不受某些地理因素,如日照、朝向及相对位置的影响。但另一方面,该关系和地形特征,如各子流域面积、永久积雪面积、流域平均高程、地形及支流位置等因素有关系。所以,可以认为,不同流域因地形因素的差异,融雪径流关系也应该有所不同。     

TVGM-LSTM耦合模型及其径流模拟效果分析

为提升变化环境下流域径流模拟与预测精度，以白河流域为例，构建了基于时变增益水文模型(TVGM)和长短期记忆网络(LSTM)的TVGM-LSTM耦合模型，并利用随机森林算法识别模型最优解释变量。将耦合模型应用于2011—2018年白河流域径流模拟，结果表明：TVGM-LSTM耦合模型在白河流域具有较好的径流模拟效果，率定期与检验期纳什效率系数分别为0.95与0.90;与TVGM相比，耦合模型提升了对非汛期径流的模拟精度，且能够较好地模拟汛期与非汛期洪峰；耦合模型能够有效避免过拟合问题，泛化性能较优，预测精度稳定性较强。     

新安江模型参数变化对流域降雨径流过程的影响分析

水文模型可以模拟自然流域的降雨径流过程,在降雨径流过程模拟中,水文模型参数的选择往往会影响模型对流域径流过程的模拟效果.针对新安江模型,以陕西黑河金盆水库流域为研究流域,分析新安江模型参数变化对模拟流域降雨径流过程的影响,以确定新安江模型参数的敏感程度,从而服务于研究流域的汛期水文预报参数修正.模拟结果表明:在研究流域新安江模型参数中KKSS、KKG、WLM、WDM、kg、k为敏感参数,对模拟流域降雨径流过程的影响较大;参数WUM、IMP、B、c、SM、EX为不敏感参数,对模拟流域降雨径流过程影响较小.     

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。     

Application of hydrological models in a snowmelt region of Aksu River Basin

This study simulated and predicted the runoff of the Aksu River Basin, a typical river basin supplied by snowmelt in an arid mountain region, with a limited data set and few hydrological and meteorological stations. Two hydrological models, the snowmelt-runoff model （SRM） and the Danish NedbФr-AfstrФmnings rainfall-runoff model （NAM）, were used to simulate daily discharge processes in the Aksu River Basin. This study used the snow-covered area from MODIS remote sensing data as the SRM input. With the help of ArcGIS software, this study successfully derived the digital drainage network and elevation zones of the basin from digital elevation data. The simulation results showed that the SRM based on MODIS data was more accurate than NAM. This demonstrates that the application of remote sensing data to hydrological snowmelt models is a feasible and effective approach to runoff simulation and prediction in arid unguaged basins where snowmelt is a major runoff factor.     

玛纳斯河流域地表径流过程时空分异特征研究

新疆内陆河流域干旱缺水。在全球气候变化影响下,流域水资源不确定性增加。以玛纳斯河流域为研究典型,依据流域内塔西河、玛纳斯河、金沟河以及八音沟河出山口水文站1957-2012年径流量资料,统计分析了56年来玛纳斯河流域各河流年径流量的多年变化规律以及空间变异特征。研究结果表明,玛纳斯河流域内各河流年径流过程大致存在4~5个时间尺度的周期性规律,其中8~10 a和16~20 a左右的周期性变化起作用主导。通过泊松相关分析,基本可以认定,流域4条河流年径流过程存在着正相关性,也即存在着同步变化规律。     

SRM融雪径流模型在疏勒河流域上游的应用

疏勒河是西北典型的干旱区内陆河流域,其冰雪融水是春季径流补给的重要来源之一。本文结合MODIS积雪产品MOD10A2、DEM数据和气象台站数据,构建了疏勒河流域上游SRM融雪径流模型,模拟结果的拟合优度确定系数Nash-Sutcliffe系数R2=0.834和体积差DV=1.63%。结果表明:该模型能基本上把握疏勒河流域融雪径流的趋势,达到了较好的模拟效果,可用于该流域春季径流的预测,为预防春季融雪型洪水灾害和减轻春季旱情提供了基础。     

高寒山区融雪模型的改进与应用研究

以台兰河流域为研究区,采用改进的含融雪结构的新安江模型,利用2003-2009年逐日水文气象资料进行水文模拟。结果表明:改进的融雪计算方法能够很好的应用于含融雪结构的新安江模型中,并能在径流模拟研究中取得令人满意的结果。     

Integration of aspect and slope in snowmelt runoff modeling in a mountain watershed

This study assessed the performances of the traditional temperature-index snowmelt runoff model(SRM) and an SRM model with a finer zonation based on aspect and slope(SRM + AS model) in a data-scarce mountain watershed in the Urumqi River Basin,in Northwest China.The proposed SRM + AS model was used to estimate the melt rate with the degree-day factor(DDF) through the division of watershed elevation zones based on aspect and slope.The simulation results of the SRM + AS model were compared with those of the traditional SRM model to identify the improvements of the SRM + AS model's performance with consideration of topographic features of the watershed.The results show that the performance of the SRM + AS model has improved slightly compared to that of the SRM model.The coefficients of determination increased from 0.73,0.69,and 0.79 with the SRM model to 0.76,0.76,and 0.81 with the SRM + AS model during the simulation and validation periods in 2005,2006,and 2007,respectively.The proposed SRM + AS model that considers aspect and slope can improve the accuracy of snowmelt runoff simulation compared to the traditional SRM model in mountain watersheds in arid regions by proper parameterization,careful input data selection,and data preparation.     

基于改进降水输入模块的融雪径流模拟:以拉萨河为例

降水是自然界物质循环和水循环的重要组成部分,是高寒地区径流的重要来源,水文模型中降水数据的输入精度对提高高寒地区融雪径流模拟效果具有十分重要的作用。青藏高原地区气象站点较少,站点数据无法全面反映流域内降水时空分布的真实情况,传统的融雪径流模型在地形、风向和水汽等要素对降水垂直分布的影响考虑不够全面,制约了模型在山区融雪模拟以及预测中的应用,因此有必要对模型的降水输入项进行改进,以期提高半干旱高寒地区融雪径流模拟效果。本文基于改进的遥感卫星数据校正理论,开发了适用于半干旱高寒地区的降水输入模块,将其与度日因子模型进行耦合,利用高程分带将降水组合成半网格半站点的降水输入数据驱动模型,并在拉萨河流域进行试验研究。结果表明:降水输入模块能够显著提高降水卫星反演地面降水精度,改进后的融雪模型在率定期和验证期的NSE(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient)分别为0.741和0.770,高于原融雪模型的模拟效果,表明改进后的模型能够在流域各个分区获得较为精确的降水数值,融雪径流模拟精度比原模型精度得到提高。总之,耦合降水输入模块的融雪模型可以有效提高降水输入精度,对缺资料半干旱高寒地区融雪模拟具有重要的参考价值。