寒旱区融雪径流模拟及不确定性分析 ——以提孜那甫河流域为例

论文摘要

寒旱区降水稀少、蒸发强烈等气候特征使得水资源成为制约当地社会经济发展的重要因素之一。我国的寒旱区主要分布在西北内陆地区,海拔较高的负温条件使得降水多以降雪的形式出现,区内发育大量冰川,因此寒旱山区的水资源储量相对丰富。融冰融雪径流是寒旱区和下游地区居民生活与工农业用水的主要来源。以融雪径流为主要水资源的寒旱区生态系统十分脆弱,对气候变化的响应极其敏感。通过开展寒旱区融雪径流水文过程研究,深入认识流域径流的形成机制、变化特征及影响因素,对提高寒旱区径流预报能力、促进当地水资源科学管理和利用都有着重要意义。本文以新疆西南部的提孜那甫河流域为典型研究区,从融雪径流模拟不确定性分析出发,根据研究区水文、气象等相关基础资料,分别利用集总式水文模型SRM和半分布式水文模型TOPMODEL进行以下研究:（1）通过研究区融雪径流模型SRM,评价了4种基流分割方法的适用性。在SRM模型径流计算基础上加入基流数据,可以提高模型在枯水期的径流模拟能力。分别通过4种基流分割方法（数字滤波法、加里宁法、BFI法、HYSEP法）结合SRM建立4个融雪径流模型（SRMB-C、、SRMBFI、SRMH）。采用DREAMzs算法的MCMC进行参数不确定性分析,分析对比结果表明基于加里宁基流分割方法的SRMK模拟效果最好,加里宁法是最适合研究区的基流分割方法。（2）通过使用不同温度数据作为SRM输入变量,评估3种温度数据的适用性。分别输入3种温度数据（温度直减率插值数据、VIC温度数据集、MODIS遥感温度数据）驱动SRM,建立对比模型（SRMK、SRMViC、SRMm）,采用DREAMZs算法的MCMC进行参数不确定性分析,分析对比结果表明温度直减率插值的数据和VIC温度数据集能够较好地驱动SRM模型,使用MODIS遥感温度的SRMM模拟结果较差。（3）评价不同水文模型在研究区的融雪径流模拟表现。建立研究区TOPMODEL模型。根据DEM数据采用几何锥面内切圆法计算研究区地形指数并进行分段,以地形指数为核心计算研究区产流和汇流过程,采用MCMC算法识别模型关键参数,获得最佳参数组。根据SRM和TOPMODEL的径流模拟对比结果,发现在缺乏具有代表性观测数据（如气温、降水）的寒旱山区,集总式水文模型对融雪径流模拟的能力优于半分布式水文模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 融雪融冰径流模拟
•     1.2.2 水文模拟不确定性分析
•   1.3 研究内容和技术路线
• 第二章 融雪径流模型和不确定性分析方法
•   2.1 SRM模型
•     2.1.1 基本原理
•     2.1.2 模型输入
•     2.1.3 模型主要参数
•   2.2 基流分割方法
•     2.2.1 基流的定义
•     2.2.2 基流的产生机制和影响因素
•     2.2.3 主要基流分割方法
•   2.3 TOPMODEL模型
•     2.3.1 基本原理和假设
•     2.3.2 模型的基本方程
•     2.3.3 地形指数及其计算
•   2.4 模型不确定性分析方法
•     2.4.1 贝叶斯理论
•     2.4.2 马尔科夫链蒙特卡洛法（MCMC）
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于SRM的融雪径流模拟及不确定性分析
•   3.1 研究区概况
•     3.1.1 地理位置
•     3.1.2 气候条件
•   3.2 SRM模型构建
•     3.2.1 高程分区
•     3.2.2 数据
•     3.2.3 基流分割
•   3.3 SRM不确定性分析及评价指标
•   3.4 结果分析
•     3.4.1 基于SRM的基流分割方法评价
•     3.4.2 基于SRM的温度数据评价
•   3.5 本章小结
• 第四章 基于TOPMODEL的融雪径流模拟及不确定性分析
•   4.1 TOPMODEL模型的构建
•     4.1.1 地形指数计算及其分段
•     4.1.2 模型输入
•     4.1.3 模型参数
•   4.2 不同地形指数分段模拟结果对比分析
•   4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与项目和发表论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张爽

导师: 吴吉春,曾献奎

关键词: 融雪径流模拟,模型,基流分割

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 南京大学

分类号: P333.1

总页数: 79

文件大小: 5508K

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