天山北坡典型流域积雪-冻土水热耦合中融水产汇流机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41171023
项目类别：
面上项目
资助金额：
65.0万
负责人：
刘志辉
依托单位：
新疆大学
学科分类：
D0702.环境水科学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
肖继东；赵求东；董雯；李诚志；孙志群；秦艳；陈凯；杨与广；周正；
关键词：
产汇流机制季节性积雪-冻土层融雪洪水水热耦合过程

项目摘要

季节性积雪和冻土水热耦合过程中融水产汇流机制及其对春洪形成过程的作用，一直是干旱区水文学研究的难点与热点之一。季节性积雪和冻土水热耦合过程中涉及积雪和土壤层冻结与消融、不同产流界面上的融水径流形成、积雪-冻土层中以及河道中汇流等多个过程。这些过程具有典型的区域性、复杂性、综合性和随机性。近来发现，因冻土层的特殊性质，极大的改变了土壤下渗、水份运移等物理状态，从而对春季融雪洪水的产生起着至关重要的作用。本课题主要开展以下方面研究：（1）在试验观测基础上，探究积雪-冻土水热耦合过程中的融水产流机制；（2）揭示流域积雪层-冻土层的融水汇流机制（3）研建基于积雪-冻土"浮动产流界面"融水产汇流模型的大气-水文耦合春洪预报模式，并结合气象数值预报系统，实现新疆季节性融雪洪水的预警预报。该研究必将丰富干旱区水文学的内容，对提高洪水预报精度和防洪抗旱具有极其重要的现实意义。

结项摘要

季节性积雪和冻土水热耦合过程中融水产汇流机制及其对春洪形成过程的作用，一直是干旱区水文学研究的难点与热点之一。近来发现，因冻土层的特殊性质，极大的改变了土壤下渗、水分运移等物理状态，从而对春季融雪洪水的产生起着至关重要的作用。本课题主要研究：（1）深入分析了积雪产流过程，并分析了其影响因子。通过利用雪粒径、雪深和产流时的日总积温来对融雪产流进行模拟，利用逐步回归所建立的模拟方程的确定性系数达到0.99；（2）通过土壤体积含水率与正温累积数据的关系，建立正温累积数据与入渗量的联系，进而模拟融雪水的入渗过程。通过入渗量的模拟值与实测值的对比和检验，模拟效果较好；（3）引入了蒸散发（冠层、雪表、土壤表层）、冠层截雪与释放以及冻土下渗等模块，同时进一步的修正和优化了相关能量平衡和水量平衡方程，最终构建出了一个符合新疆春季融雪实际状况的分布式融雪径流模型（ARSSVM）。将WRF数值预报模拟数据作为ARSSVM模型系统进行中短期融雪径流预报的驱动数据，可以较准确的预报和模拟流域春季融雪径流及洪水过程。