高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究-水利水电工程专业论文.docxVIP

I I 高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究 摘要 针对高寒山区降水分布不清、融雪因子多变等阻碍了融雪降雨径流形成的研究与洪水预报的应 用，并考虑到分布式水文模型在融雪径流模拟与洪水预报方面具有一定的优势，以地理信息系统(GIS) 为平台，以天山山区典型流域为实例，以三水源新安江模型为基础构建了分布式流域水文模型，充 分利用基本水文站、气象站、自动测报站和遥感数据以及挖掘基层水情技术人员的经验。基于 TRMM/TMI 卫星降水数据与实测站点降水数据探讨了 TRMM/TMI 卫星对天山山区降水的探测能力 及其在受自然和地形条件限制而无法监测地区降水分析预测中的可用性，通过流域出流过程分解识 别与流域总出流划分水源的合理性分析方法，研究天山山区降水的垂直分布、融雪因子的时空分布 规律，提出分布规律的分析方法与表达方式，为观测资料缺乏流域水文预报模型中参数确定提供依 据，提高融雪径流研究的科学水平，为降水资料观测缺乏地区水文预报模型中参数的确定提供一定 依据。同时，为新疆防洪预警支持系统提供具体的预报模型与方法。主要结果如下： (1)天山西部山区降水的空间分布变异性很大，但具有明显的规律性。从降水的水平分布来看， 流域内高山区比低山区降水量多，但是较低高程迎风坡上的降水量会大于更高山区迎风坡上的降水 量，因此，在一个流域上年降水量的平面分布，是按流域山脊线高程从上到下存在一位于迎风坡上 的高值区，中高山区年降水量分布与水汽来向和坡向的组合具有很好的对应关系。从垂直分布来看： 1）降水随高程的变化规律天山南北坡明显不同：在天山山区不同坡段，表现出不同的垂直变化 特点，伊犁河流域和天山南坡中段，有一个降水高值带，伊犁河流域最大降水高度在3241m左右，天 山南坡中部最大降水高度在3558m，天山北麓中段5000m以下区域降水量随高程的变化略呈“S”型， 没有明显的变化拐点；天山北麓西段总的趋势是4000m以下降水量随高程变化而增加，但波动较多， 呈现两个“S”型相接状。 2）降水垂直变化率在天山山区南北坡有较大的差异：伊犁河流域 4500m 以下区域年降水量垂 直变化率在-7.42～5.64mm/100m 之间，天山南坡中部 4500m 以下区域年降水量垂直变化率在-13.39～ 37.78mm/100m 之间，天山北麓中段 5000m 以下区域年降水量垂直变化率在 1.14～8.95mm/100m 之 间；天山北麓西段年降水量垂直变化率在-9.98～17.80 mm/100m 之间。 (2)研究区积雪覆盖率和 NDVI 除自身的变化规律外，两者之间存在较好的相关关系。自 2001～ 2008 年研究区积雪覆盖率有减少的趋势，而植被覆盖度普遍存在改善的趋势，但改善的幅度不大。 (3)天山山区气温存在明显的升高趋势，但径流变化趋势不明显。基于 80 年代和 2000 年分辨率 为 1km 的土地利用类型对比分析，耕地向草地和居民点及工矿用地的转换构成了土地利用变化的主 导过程，其中居民点及工矿用地变化率最大。山区土地利用未发生大的变化，融雪径流对 LUCC 的 响应基本一致。 (4)建立了天山西部山区分布式水文模型。为降低模型开发成本，基于 GIS 开源项目 GDAL 和 MapWinGIS 实现了 GIS 基本功能，并开发了流域信息提取模块。基于三水源新安江模型开发了一个 耦合融雪、融冰和土壤冻融过程的分布式水文模型，并在喀什河流域应用，得到了比较好的效果。 关键词：GIS/RS；融雪；高寒山区；数字高程模型；降水分布规律；分布式水文模型 Research on Vertical Distribution Law of Precipitation and Snowmelt Runoff Simulation in High Cold Alpine Areas Abstract The research on snowmelt and rainfall runoff and the application of flood forecasting is restricted in high cold alpine areas because of the complexity of precipitation distribution law, the variability of snowmelt factor, the lack of monitored data and so on. Considering the distributed hydrological model reflects some advantages in snowmelt runoff and flood-forecast research, so