数字黑河的思考与实践3:模型集成

介绍了"数字黑河"模型集成研究的进展.①流域科学研究中的模型集成由发展流域集成模型和建模环境这2个主题所构成,前者可概括为"水-土-气-生-人"集成模型,后者是支持集成模型的高效开发的软件工具,注重于应用先进的信息技术为建模提供支撑.②将模型集成分为知识途径和技术途径,讨论了建模环境在模型集成中的作用,以及科学模型和流域管理模型的关系.③回顾了黑河流域模型集成的总体目标是发展两种类型的集成模型,其中第一种回应科学目标,是地球系统模型在流域尺度上的具体体现,以建成能够综合反映流域水文-生态-经济相互作用的模型为标志;第二种集成模型回应管理目标,以建成空间显式的流域水资源决策支持系统为目标.④对黑河流域已有的水文、地下水、水资源、陆面过程、土地利用、生态、社会经济与生态经济建模工作做了系统的综述.⑤分析了黑河流域集成模型研究中存在的问题和所面临的挑战.     

利用树轮资料重建黑河近千年来出山口径流量

依据黑河上游流域内获取的树木年轮样本和该河上游及出山口水文站径流资料, 利用树木年轮水文学的原理和方法, 建立了年轮年表. 年表与河流径流量的相关关系, 重建了黑河上游及出山口径流. 得出在距今1319 a以来, 黑河莺落峡出山口最大年径流量为26.74 × 10⁸ m³/a, 最小为6.44×10⁸ m³/a, 年际变率C_v = 4.17, 多年平均为15.284 × 10⁸ m³/a. 特枯、偏枯水年以及平水年、特、偏丰水年出现的概率分别为18.9%, 23.9%, 20.5%, 19.0%, 17.7%. 相对而言, 枯水年稍多一些. 持续5 a以上的枯水段出现过37次, 共358 a, 持续最长的枯水段达22 a; 丰水段为38次, 共390 a, 最长达39 a. 这两种现象仅占总数的一半, 另一半是2~3 a间的丰、枯水循环和平水期. 小周期循环是出山口径流量的主要变化方式. 同时也有较明显的中、长周期变化. 据历史文献记载中所描述张掖(原甘州)旱涝灾害与出山口年径流量的对比中, 旱灾的吻合率高达80%以上. 而涝灾也在60%以上. 从中长周期的变化趋势来看, 目前在全球气候变暖背景下, 出山口径流量正处在一个百年尺度的丰水期中. 这一结果是目前我国在利用树木年轮重建千年以上长度水文资料的首例工作. 它为黑河流域经济发展、 生态环境保护以及合理利用地表水资源提供重要科学依据.     

近50年来ENSO与祁连山区气温、降水和径流的对应关系

El Nino and La Nina are the events concerned internationally. The correspondingrelationship between El Nino events, temperature, precipitation and runoff in the Qilian mountain areaare analyzed according to the date from the weather and the hydrometric stations in the area, theresults show that effects of El Nino events to temperature, precipitation and runoff are different in thedifferent time and zones. When El Nino occurs, temperature rises, but precipitation and runoff decreasein the whole Qilian mountain area, especially in the east and middle parts of the area. Temperaturerises, precipitation and runoff still decrease in the eastern Qilian mountain area in the next year ElNino occurring, but decrease extent is fewer. There are not obvious relationship between temperature,precipitation and runoff with El Nino events in the western Qilian mountain area.     

西线南水北调雅砻江调水坝址径流模拟

西线南水北调各调水坝址位于高寒地区，实测水文资料十分欠缺，给设计流量的确定带来了许多困难。应用笔者在河西走廊黑河山区流域建立的径流模型，对雅砻江上游雅江流域的甘孜水文站控制流域和温波调水坝址水文站控制流域的水量平衡和径流形成过程进行了模拟计算和研究，雅砻江上游山区流域总体上表现出随海坡的增加，降水量减少，径流系数减小的特征,而融雪径流在径流形成中起着重要的作用，以常规气象站的月气温和降水作为模型的初始输入，分别对丰水、平水和枯水年份的月径流量进行模拟计算，从而得出多年流量序列，由此，对实测水文资料欠缺的山区流域设计流量的确定和校核提供了方法和依据。     

TRIME-TDR技术在黑河流域观测试验中的应用

TDR作为测量土壤水分的一种有效技术,已经广泛地应用到黑河流域各研究项目的野外观测试验中.在简要介绍TDR的发展、原理和类型等基本情况的基础上,着重分析了目前在黑河项目中应用较为广泛的德国IMKO公司的专利产品TRIME TDR的特性及其影响因子,并将其与传统的TDR、电容式水分测定仪、中子水分仪等土壤水分测量仪器进行了比较,分析了TRIME TDR的优缺点,提出了一些相关的建议和使用中应该注意的事项.     

黑河流域气候变化对水资源的影响

1IntroductionThe climate conditions of temperature and precipitation are of primary importance for arid region and a change of climate in the direction to warmer or colder, wetter or drier would have large water resources, biological and socio-economic consequences (Raino Heino, 1994; Guido V etal., 2001).Since last century, there has been a warming trend for global climate with greenhouse gases such as CO2 continually increasing. The trend got intensified particularly in the late 20th centu…     

ENSO循环与黄河上游径流的丰枯

1IntroductionScholarsoftheinternationalmeteorologicalandoceanographicalcirclesgenerallythinkElNinoeventhasoccurredwhenthepositivedeparturesofmeansea-surfacetemperature(SST)atEquatorialEastPacificOceanArea(lyingbetween0o-10oS,180o-90oW)occurcontinuallywith0.5oCexteedingthelong-rangemeanandcontinualperiodlastinghalfayear.TheyalsothinkLaNinaeventhasoccurredwhenthestrongernegativedeparturesoccur.SouthernOscillationoccurringsynchronouslywithElNinoindicatesitisaneventwithalternativeoccurrence…     

Topmodel模型在黑河干流出山径流模拟中的应用

概念性模型应用广泛,它由集总模式逐步发展为分布参数模式。文中介绍了一个基于土壤含水量和地形指数的概念性分布参数模型——Topmodel。该模型以小时为步长,对DEM分辨率的要求为50 m×50 m。为将模型应用到我国内陆河山区中大型流域,将模型的DEM分辨率拓宽到1 500 m×1 500 m,模拟过程也分别以日和月为步长。日径流模拟结果表明,在DEM分辨率较粗的情况下,模型有一个较长时间的土壤含水量调整期,之后模拟效果较好,尤其是枯水径流。月模型模拟效果较好,但模拟效果总体还是受DEM分辨率较粗的影响。     

黑河出山径流的非线性特征分析

应用非线性动力学的理论和方法,对黑河出山径流的非线性特征进行了分析.结果表明,黑河月出山径流的年内分布、年平均流量的一次峰、谷变化符合单重或双重威布尔分布,并具有自相似性质.黑河出山径流多年变化在相空间中的运动轨迹收缩到一个约为4.32维的吸引子上,而描述流量的动力方程需要8个独立变量.黑河出山径流的非线性特征还表现在对内部结构为非线性函数的输入输出模型的良好应用上,如GRNN神经网络模型、非线性回归模型等.     

祁连山区近50a来的气温序列及变化趋势

利用河西祁连山区东段乌鞘岭、中段祁连和西段托勒气象站20世纪50年代以来的气温观测资料分别建立了祁连山区东段、中段和西段三个区域的年及冬季(11~2月)、春季(3~5月)和夏秋季(6~10月)的气温时间序列,并对其变化特征和趋势进行了分析研究。结果表明:祁连山区的平均气温的变化既与全球升温存在着某种程度的一致性,又有着鲜明的区域和季节差异,具体表现为:冬季(11~2月)平均气温序列的上升趋势较年平均气温和其它季节平均气温更为显著,并且20世纪90年代为近50a来最暖的10a;总体上祁连山区的平均气温呈不连续地缓慢地波动状上升趋势,但升幅不是很大。因此,预计祁连山区平均气温的这种变化对出山径流将不会产生大的影响。