CMADS降水数据在温带东亚季风气候区水库控制流域适用性——以潮白河、东洋河流域为例

为探究中国气象同化驱动数据集（CMADS）降水数据在温带东亚季风气候区水库控制流域情景下水文模拟中的适用性,选择SWAT （soil and water assessment tool）模型为研究工具,分别以CMADS降水数据与年鉴实测降水数据为模型输入项,以水文站实测月径流资料对模型模拟结果进行参数率定及验证,对潮白河流域有水库、无水库控制情形下水文径流进行模拟,并对东洋河流域有水库控制情形下以CMADS降水数据作为模型输入项进行了水文径流模拟。结果表明：在潮白河流域无水库控制的支流潮河水系,CMADS降水数据和实测降水数据支撑下的模型在率定期R²（决定系数）分别为0.64、0.83,E_NS（纳什系数）分别为0.64、0.83,验证期模型R²分别为0.61、0.83,E_NS分别为0.58、0.60;在潮白河流域有水库控制的支流白河水系,CMADS降水数据和实测降水数据支撑下的模型在率定期R²分别为0.89、0.87,E_NS分别为0.87、0.86,验证期模型R²分别为0.61、0.67,E_NS分别为0.61、0.65;在东洋河有水库控制流域,CMADS降水数据支撑的模型率定期R²=0.84,E_NS=0.78,验证期R²=0.87,E_NS=0.85。说明CMADS降水数据在有水库、无水库控制流域情景下的水文模拟中均具有较好的适用性。因此CMADS降水数据可以用于温带东亚季风气候区水库控制流域水文模型的建立。     

基于温度的参考作物蒸散量计算方法的适用性评价

参考作物蒸散量是表征气候干湿程度、植被耗水量、生产潜力及水资源供需平衡的重要指标之一。以海口和敦煌两个气候相差较大的站点为例,利用Irmark-Allen、Hargreaves、Jensen-Haise 3种基于温度的ET 0计算方法,计算了 2013 2015 年两个站点的参考作物蒸散量,以FAO98 Penman-Monteith方法计算所得结果为标准,依据相关系数(R)及其显著性(P)、均方根误差(RMSE)和平均偏差(MBE)等量化指标,分别对3种方法计算结果在两个站点月和日序列的适用性进行评价,并对这3种方法进行本地化修正优化和检验。结果表明:本地化前,Irmark-Allen方法在海口的计算与Penman-Monteith的偏差最小且相关性好( R =0.97, P <0.01,RMSE=0.38 mm/d,MBE=-0.01 mm/d),其他两种方法均高估。3种基于温度的ET 0方法在敦煌都有很大的误差,其中Irmark-Allen方法在夏季偏低,在冬季偏高;Hargreaves方法整体偏高;Jensen-Haise方法在冬季不适用,出现无效负值,而在其他时段偏高。本地化后,3种基于温度的ET 0方法在两个地区都得到明显改善,其中Jensen-Haise方法在海口效果最好( R =0.96, P< 0.01,RMSE=0.61 mm/d,MBE=0.003 mm/d),在敦煌效果也是最好的( R =0.96, P <0.01,RMSE=0.69 mm/d, MBE=-0.02 mm/d)。     

强台风“黑格比”实测海上风电机组极端风况特征参数分析和讨论

利用广东近海海上一座100 m高气象塔上设置的三维超声测风仪获取的强台风“黑格比”过程实测数据，分析研究海上风电机组在强台风影响下极端载荷参数的变化特征，通过仪器直接测量的参数与IEC 61400-1规范(由国际电工委员会制定)推荐方法计算结果的对比，研究该规范推荐的风电机组极端载荷参数计算方法在台风条件下的适用性。研究结果表明：(1) 强台风“黑格比”在近海海面上产生的极端操作阵风风速和极端风向变幅的过程变化均呈“M”型双峰分布，最大值均出现在台风眼壁强风区；(2) 由仪器直接测量的极端操作阵风风速和极端风向变幅值与根据IEC公式计算结果差别明显；(3) 台风强风影响产生的极端操作阵风和极端风向变幅参数均出现超越IEC给出的三种标准类型风电机组的设计上限标准；并且IEC公式计算值比仪器直接测量值显著偏大；(4) 在风电机组处于满发、切出和停机生存等工况下，IEC公式计算和仪器直接测量的极端操作阵风基本一致，但IEC公式对极端风向变幅的计算值要比仪器直接测量值大。与IEC的风电机组设计标准相比，仪器直接测量的极端操作阵风在时间周期1～3.5 s和7～10 s区间超出标准，但极端风向变幅一般不会突破IEC的风电机组设计标准。     

结构面抗剪强度参数线性拟合方法适用性研究

针对岩体结构面力学参数的重要性,开展最小二乘法、点群中心法、随机-模糊法、可靠度分析法4种结构面抗剪强度参数线性回归方法的理论对比与分析。在传统点群中心法的基础上,提出求解过程严密、计算精度较高的改进优化算法。为保证可靠度分析法中验算点法参数初始赋值的准确性,提出基于可靠度理论的结构面抗剪强度参数c, 的均值、标准差优化赋值方法。以武隆县鸡尾山滑坡为例,比较不同岩体结构面数据条件下上述4种方法的适用性。结果表明,各方法的适用性与试验数据的离散性及数据量有关;当数据线性理想时,4种方法均可直接用于结构面抗剪强度参数的线性回归分析;当试验数据较离散时,点群中心法已不再适用,可根据工程要求、异常值情况和计算收敛情况选取合适的数据处理方法。     

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A comparative modeling study of a dual tracer experiment in a large lysimeter under atmospheric conditions

In this paper, five model approaches with different physical and mathematical concepts varying in their model complexity and requirements were applied to identify the transport processes in the unsaturated zone. The applicability of these model approaches were compared and evaluated investigating two tracer breakthrough curves (bromide, deuterium) in a cropped, free-draining lysimeter experiment under natural atmospheric boundary conditions. The data set consisted of time series of water balance, depth resolved water contents, pressure heads and resident concentrations measured during 800 days. The tracer transport parameters were determined using a simple stochastic (stream tube model), three lumped parameter (constant water content model, multi-flow dispersion model, variable flow dispersion model) and a transient model approach. All of them were able to fit the tracer breakthrough curves. The identified transport parameters of each model approach were compared. Despite the differing physical and mathematical concepts the resulting parameters (mean water contents, mean water flux, dispersivities) of the five model approaches were all in the same range. The results indicate that the flow processes are also describable assuming steady state conditions. Homogeneous matrix flow is dominant and a small pore volume with enhanced flow velocities near saturation was identified with variable saturation flow and transport approach. The multi-flow dispersion model also identified preferential flow and additionally suggested a third less mobile flow component. Due to high fitting accuracy and parameter similarity all model approaches indicated reliable results.     

ARIMA模型在新疆喀什地区中长期降水量预测中的应用研究

为研究新疆喀什地区降水量中长期预测问题,结合ARIMA模型对新疆喀什地区的降水量进行预测,利用喀什地区两个子流域1950-2015年实测年降水数据分析其模型的适用性和预测精度。结果表明:ARIMA模型可较好的模拟喀什地区的年降水量,具有较好的预测精度,模拟降水量和实测降水量之间的误差相对值低于20%,绝对误差也可控制在15 mm以内;从空间角度分析,降水总体分布从东向西逐步递减,预测结果和实际降水空间分布状况较为吻合,可达到乙级精度标准。研究成果对于喀什地区中降水量长期预测具有较好的参考价值。     

不同蒸散发计算模型在新疆喀什地区的适用性及对比分析研究

为分析不同蒸散发模型在新疆喀什地区的适用性,结合国内常用两种蒸散发计算方法,应用区域实测蒸发数据,按照年、月、季三个时间尺度分析两种方法计算的适用性和精度。结果表明:VIC模型在年尺度上适用性好于P-M模型,但在夏季和秋季尺度上,P-M模型好于VIC模型,各模型在夏季蒸发计算上好于其他季节。研究成果对于喀什地区蒸发计算提供重要的方法参考。     

大气环流模式在黄河流域的适用性评价

本文以国际上较流行的5个大气环流模式(HadCM3、GFDL、ECHAM4、CSIRO-Mk2以及CGCM2)对黄河流域1961～1990年温度和降水的模拟结果为基础,通过与该流域同期观测值比较,分析了各大气环流模式(GCM)在黄河流域的适用性.研究结果表明:HadCM3、GFDL两个模式对黄河流域温度的模拟结果较好;ECHAM4、HadCM3两个模式对黄河流域降水的模拟结果较好.5个大气环流模式对温度的模拟明显优于对降水的模拟.总体而言,英国的HadCM3模式在黄河流域的适用性最好,可为黄河流域水文水资源、水土流失对全球气候变化响应等相关研究,提供未来气候变化情景的借鉴.