西风与季风扰动对黑河流域降水影响的数值模拟

利用中尺度天气模式WRF V2.2进行了两组风场的敏感性试验,分别模拟了西风与季风变化对黑河流域降水的影响.通过对大气环流、水汽输送、水汽辐合以及垂直上升运动的分析得出以下结论:西风与季风对黑河流域降水的影响方式不同,西风带直接作用于黑河流域,影响其降水,而季风则是通过对西风的调整间接影响黑河流域降水;西风与季风变化对黑河流域降水的影响范围不同,西风增强后,黑河流域南部山区降水落区西移,降水增加,最大值中心偏西北;季风增强后,黑河流域南部山区降水落区向东南移,降水增加,最大值中心偏东南.与其它量相比,黑河流域降水与垂直速度的对应关系最好.     

黑河流域降水的研究进展与展望

归纳总结了黑河流域降水方面已有的研究成果,主要集中在流域降水的时空变化规律及降水的影响因子分析两个方面.在降水变化研究方面,对整个流域降水的时空变化特征与上游祁连山区降水的变化特征分析已有不少工作;在降水影响因子研究方面,对上游祁连山区地形与降水的关系研究在逐步开展;水分条件,气候变化、人类活动与流域降水的关系研究也取得了一些进展.这些研究使我们对流域的气候特征、降水分布情况及降水的地形影响等方面有了一定的了解.为更全面、深入地研究黑河流域降水机理奠定了基础,但仍需在以下两个方面展开深入细致地研究:1)与大尺度环流系统变化有关的水汽来源及输送对黑河流域降水的影响;2)与地形有关的局地因子对黑河流域降水的影响.     

祁连山-黑河流域水循环中的大气过程

利用气象台站探空资料、地面观测资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了祁连山-黑河流域水循环中的大气过程,结果表明:受西风带波动影响的水汽来源贫乏是此区大气水汽含量少的原因之一;水汽输送通量辐散是此区大气水汽含量少的原因之二;就年平均而言,祁连山-黑河流域大气水汽含量仅为高湿的江南地区的20%,为半干旱区的华北中部的约40%;高海拔的祁连山区因降水效率高,地面蒸发量小,地表水物质易于聚积形成径流;黑河流域因降水效率低,降水量值与地面蒸发量值相当,对地表水的贡献很小。在祁连山黑河流域25°×25°区域上空,大气年输入水量为6678亿m3,输出为6502亿m3,净输入水量为176亿m3;输入水汽呈逐年减少的趋势。20世纪70～80年代有明显的下降,近40年来祁连山黑河流域的气温在升高,大气中的水汽含量在减少,降水量的减少将难以避免。     

黑河流域山前绿洲水量转化模拟研究

利用数字高程数据、遥感解译成果、地下水和水文气象资料,建立了一个基于GIS网格的黑河中游山前绿洲地区分布式水文模型.模拟结果表明,黑河流域中游山前绿洲地带的降水几乎完全消耗于蒸散发,且大约70%的山区地表径流补给也消耗于蒸散发.蒸散发以中游森林为最多,草本植被蒸散发同植被覆盖度呈正比.天然植被覆盖度同降水量的多少呈正比,在当地气候条件下,降水是天然荒漠植被类型和分布的控制因子.     

TRMM多卫星降水数据在黑河流域的验证与应用

利用黑河流域9个气象台站降水数据, 在不同时间尺度和空间分布上分析了2008-2011年TRMM多卫星降水数据(TMPA 3B43)在黑河流域的适用性.结果表明: 用TMPA估测的年降水量在黑河流域平均高估27.3%, 对上游降水量大的山区估测相对好于降水稀少的黑河下游地区; TMPA与气象站降水量的拟合优度夏季(R²=0.851)高于冬季(R²=0.332); TMPA可以较好反映各测站降水量年变化、 月变化趋势, 用TMPA估测的黑河流域平均年降水量变化趋势为30 mm·(10 a)^-1. 黑河流域年降水量体现出随海拔高度的递增规律(11.1 mm·(100 m)^-1)、 从东向西降水量逐渐减少的分布以及最大降水高度带出现在上游偏东地区(海拔2 800~4 900 m).     

不同积云对流参数化方案对黑河流域降水模拟的影响

使用NCEP-fnl再分析资料作为黑河流域高分辨率区域气候模式的初始场和边界场,利用该模式中常用的3种积云对流参数化方案:Grell,Bett-Miller(BM)和不采用积云对流参数化方案(NON)对黑河流域进行2000年1月1日至12月31日的积分试验,重点考察水平分辨率在3 km条件下不同积云对流参数化方案对黑河流域降水模拟的敏感性。结果表明:①卫星遥感反演的黑河流域的降水较观测台站降水偏少,卫星遥感反演日降水与观测台站日降水的相关系数达到0.34,相关系数通过99%置信度检验;②模式采用3种参数化方案都能够较好地模拟出年降水空间分布以及不同区域日平均降水随时间演变,与观测之间的相关系数都通过99%置信度检验;③对于黑河流域来说,在水平分辨率为3 km条件下区域气候模式采用Grell积云对流参数化方案较其他2种方案无论从空间和时间演变来说均更加接近观测。     

流域水文年及丰枯水期划分方法

研究流域水文年及丰、枯水期划分方法,为水文水利计算提供科学依据。通过分析流域径流变化特点,提出径流累计距平法。将该方法用于黑河上游流域,结果表明:该方法为黑河上游流域确定了合理的水文年及丰、枯水期;在不同水文年起讫日下,黑河上游流域年径流时间序列的统计特性和典型年的径流年内分配特征发生显著变化。因此,径流累计距平法可用于划分流域水文年及丰、枯水期,统一水文年划分方式对水文水利计算十分必要。     

黑河流域中游人工水循环系统在分水前后的变化

介绍了黑河流域中游人工水文循环过程及其中各系统之间的关系,目标是为黑河流域生态—水文过程模拟提供一套较准确的数据集。利用张掖市水利年报、莺落峡水文站资料以及张掖市水资源管理年报等调查数据分析了黑河分水前后,2000年和2010年黑河流域中游引水、输水和用水系统的变化过程,得出以下结论:①人工水文循环过程通过引水系统、输水系统、储水系统和用水系统来影响农业水资源在时空上的分配,它是人类活动影响下的中游水文循环过程的重要组成部分;②2010年比2000年引水口门减少了26处,渠道综合水利用率提高了3.6%;③与2000年相比,2010年地表水和地下水资源开发利用在空间上产生了很大变化,地表水引水量减少了1.05亿m3,地下水开采量增加了1.64亿m3。最后,从径流、地下水、大气水方面分析了人工水循环过程对自然水循环过程的影响。     

黑河流域气候平均降水的精细化分布及总量计算

利用黑河流域气象观测站降水资料和DEM资料,分析了气候平均年和月降水量与地理地形参数的关系.结果显示,黑河流域气候平均降水量与测站的海拔、纬度、坡度显著相关,据此建立了降水量与地理地形参数的关系模型;拟合分析表明,年降水量拟合值与实测值的相关系数达0.94,二者在大部分地区分布特征基本一致,拟合值稍大;逐月降水量拟合相对误差在上游和中游都很小.基于降水量与地理地形参数的关系模型,利用高分辨率DEM资料,扩展得到了黑河流域上中游100m×100m精细化分布的气候平均年降水量和各月降水量.结果表明,精细化分布的降水量场能够表现出更多与地形和地势有关的细节,这是只利用气象测站资料的分析结果所不能反映的.在黑河流域气候平均降水量空间精细化分布基础上,按照黑河流域上中游面积5.08×104 km2计算,其气候平均年降水总量约为150.6×108 m3,降水主要集中在5-9月.     

五道沟流域水文特性

根据五道沟流域现状,从降水、蒸发、洪水、径流等方面阐述了五道沟流域的水文特性,并分析了各水文要素的变化规律。     

改进后的频次分析法分析水文资料代表性初探

将传统的频次分析法加权改进后,量化比较和判断若干短系列水文数据与长系列资料中丰、平、枯分布的接近程度,寻找最具代表性的样本系列.这种改进使水文数据的代表性分析更为直观、合理.     

基于TRMM卫星雷达降雨的流域陆面水文过程

利用热带降雨观测计划(TRMM)卫星雷达降雨数据驱动分布式陆面水文模型,研究流域尺度陆面水文过程,评估该数据在水文模拟与预报等研究领域的性能。通过与实测雨量资料比较,验证TRMM卫星雷达降雨数据的质量。分别将TRMM卫星雷达降雨与观测降雨作为耦合模型的气象输入,模拟和研究淮河流域1998~2003年的陆面水文过程时空变化。结果表明,TRMM卫星雷达降雨数据能够很好地描述降雨的时空分布,利用TRMM降雨模拟的结果与利用观测降雨模拟的结果精度相当;模拟流量与实测资料基本吻合。卫星雷达降雨数据在陆面水文过程研究中具有广泛的应用前景。     

矩、概率权重矩与线性矩的关系分析

本文叙述了矩、概率权重矩与线性矩之间的关系，并以Г分布为例进行分析。线性矩的计算式为概率权重矩的线性组合，两者的计算结果完全相同。概率权重矩和线性矩均与指定的频率分布型式和作为权重的概率有关，结果的敏感性较差。详细分析了计算参数的近似公式及其精度。对水文应用而言，它们的计算结果仅是估计的初值，需经过合理性分析才能取用。     

水文要素等值线图的自动绘制方法

降雨量、地下水位等水文要素常常需要用等值线图来直观地反应。介绍了反距离加权插值算法和三角网格的等值线追踪方法，并用面向对象的C 编程语言封装为TContour类。应用结果表明，TContour类的插值和追踪方法快速高效，算法描述简洁且易于维护升级，可广泛应用于水文要素等值线图的计算机自动绘制，同时大大方便了软件系统的系统集成。     

广义Γ分布的特性和应用

介绍了广义Γ分布———对数Γ分布和指数Γ分布的一些特性和应用。通过变数的平移和倍比变换,建立起统计参数之间的关系,并可利用三参数分布的有关表格(如模比系数KP值表)和适线方法,应用于四参数分布的频率计算上,使计算简化。     

城市设计暴雨频率曲线线型的研究

城市排水规划需有一定设计标准的暴雨值,这类设计暴雨的特点是历时短、设计标准不高和统计分布呈反S形。提出了用两端有限对数正态分布和广义指数分布作为频率曲线线型进行计算,可避免用Γ分布适线欠佳的缺点。通过实例,发现采用这两类分布,计算简便,能获得适线较好的结果。     

水文频率分布模型的异同性与参数估计问题

回顾了20世纪50年代对水文频率分布模型异同性的认识,分析了分布模型在统计特征上的相异性与共通性。在分布的几何形态相同的条件下,目前所用的分布模型中,仅3个参数的模型基本上是相异的。通过观察与实例分析,初步发现,取4个参数,有可能使模型有统一的求解结果。用数学方法能得到参数的唯一解,但多数方法是先计算出不确定性较大的C_S值,继而据此算得其它一个或两个参数,故这种结果是一种初值,有待通过合理性分析,才能得到最终取用值。     

遥感信息在水文动态模拟中的应用

以浙江省曹娥江流域为试验区,采用萨克拉门托流域水文模型,重点探讨了利用LandsatTM影象资料直接或辅助确定水文模型参数的途径和方法。研究表明,应用遥感信息确定萨克拉门托流域模型参数,进行日、月和年径流的动态模拟是完全可行的,并可取得较满意的精度,从而为无资料地区的水文动态模拟和监测提供了新经验。     

水文信息处理系统研究

水文信息处理系统是在Windows环境下、用Visual Basic 6．0高级语言研制开发的智能水文资料整编软件，引用数据库存储信息，调用Excel输出整编成果。该软件实现了水位、流量、泥沙等要素关系线的自动生成和人工辅助定线，并完成全部整编计算工作，结束了我国水文资料电算整编工作中依靠手工定线整编的历史，解决了计算机定线、推流和成果输出一次完成的技术难题，真正实现了水文资料整编计算机化。     

城市设计暴雨频率计算问题

城市设计暴雨,具有历时短、设计标准较低的特点,与常用的频率计算方法不尽相同。简述了暴雨系列的取样问题;改正了与经验频率有关的计算公式;提出以经验适线法来拟合暴雨系列呈反Ｓ形的分布;比较了推求设计暴雨的几种方法,认为超定量综合法有偏于安全的结果;列述了我国一些城市的暴雨强度公式,其中的参数无一定的规律性,期望进一步工作,在点面上进行协调。