SRM模型在克州境內(nèi)融雪徑流模擬中的應(yīng)用研究

哈尼克孜·麥麥提

（新疆克孜勒蘇水文勘測(cè)局，新疆 阿圖什 845350）

1 前言

融雪徑流是新疆克州境內(nèi)水資源的重要補(bǔ)給源，是區(qū)域水資源量重要補(bǔ)給成分[1]。新疆克州境內(nèi)山區(qū)的冰川融雪徑流對(duì)流域水資源進(jìn)行了有效補(bǔ)給，由于新疆克州典型的溫帶大陸氣候，降雨量較少，降雨對(duì)河流徑流量的補(bǔ)給較少，大多數(shù)克州境內(nèi)河流的補(bǔ)給都來(lái)源于融雪徑流的補(bǔ)給。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者展開(kāi)融雪徑流的模擬研究，并取得一定的研究成果[2～6]，這其中SRM模型由于可以考慮日均氣溫變化對(duì)融雪徑流的影響，在許多區(qū)域融雪徑流模擬取得較好的精度[7～10]，但在新疆克州境內(nèi)還未得到相關(guān)應(yīng)用，融雪徑流的模擬有助于分析其對(duì)區(qū)域水資源量的影響，也可作為應(yīng)對(duì)氣候變化影響區(qū)域融雪徑流的模擬平臺(tái)，本文結(jié)合SRM模型對(duì)新疆克州境內(nèi)的融雪徑流進(jìn)行模擬應(yīng)用，并結(jié)合區(qū)域水文站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其模擬精度進(jìn)行分析，研究成果對(duì)新疆克州水資源規(guī)劃和利用具有重要的參考價(jià)值。

2 SRM模型原理

SRM模型的計(jì)算原理是將逐日融雪水量和降水產(chǎn)生水量進(jìn)行累加，累加后的水量按照模型退水進(jìn)行計(jì)算，得到逐日的融雪徑流量，其計(jì)算方程為:

式中:n+1表示為不同時(shí)間尺度下的融雪徑流，m3/s；CSn和CRn分別表示為融雪以及降水所產(chǎn)生的徑流系數(shù)值；an表示融雪參數(shù)因子，cm·℃-1d-1，其主要表示逐日產(chǎn)生融雪徑流所能夠消耗的融雪量；Tn表示為溫度修正梯度參數(shù)，℃·d；Sn表示為整個(gè)流域內(nèi)的積雪所能覆蓋的面積比例；n表示逐日的降水量，mm；A表示為整個(gè)計(jì)算區(qū)域的面積，km2；Kn表示融雪徑流的消退系數(shù)；n表示為計(jì)算的天數(shù)，d。

3 模型應(yīng)用

3.1 研究區(qū)域概況

本文以新疆克州為研究區(qū)域，該區(qū)域?qū)儆诘湫偷拇箨懶詺夂?，干旱少雨，氣溫垂直變化性較大，區(qū)域內(nèi)分布常年的冰川山區(qū)，也有夏季較為炎熱的平原地區(qū)，區(qū)域主要的水資源補(bǔ)給來(lái)源于夏季降水補(bǔ)給以及山區(qū)的冰川融雪徑流補(bǔ)給，溫差變化較大，溫度最高的地區(qū)和最低的區(qū)域差別可達(dá)到20℃，克州境內(nèi)的多年平均降水量在100 mm～200 mm左右，多年平均蒸發(fā)量較大，在1500 mm～3000 mm左右，屬于典型的干旱區(qū)，全境內(nèi)多年平均水資源量為82.9億m3，占全新疆總水資源量的10%左右。本文結(jié)合新疆克州某水文站點(diǎn)的徑流觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合SRM模型對(duì)其融雪徑流進(jìn)行模擬，分析其模擬精度和適用性。

3.2 模型參數(shù)設(shè)置

結(jié)合區(qū)域水文站10年的徑流觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)的率定和設(shè)置，模型參數(shù)率定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)域SRM模型參數(shù)設(shè)置結(jié)果

3.3 模型模擬精度分析

在模型參數(shù)率定的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究水文站2008年～2018年實(shí)測(cè)徑流深數(shù)據(jù)對(duì)SRM模型的融雪徑流模擬精度進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2，并選取兩個(gè)典型年份分析其月尺度融雪徑流的模擬精度，分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

表2 SRM模型在新疆克州境內(nèi)的融雪徑流模擬精度分析

從表2中可看出，SRM融雪徑流模型在新疆克州境內(nèi)具有較好的適用度，各年份模擬的融雪徑流深和實(shí)測(cè)的徑流深之間的絕對(duì)誤差均在20 mm以內(nèi)，模擬值和實(shí)測(cè)值之間的相對(duì)誤差也可控制在±10%以內(nèi)，各年份模擬值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)總體在0.6以上，按照水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范精度要求，可以達(dá)到乙級(jí)精度要求。因此SRM融雪徑流模型可以用來(lái)模擬新疆克州境內(nèi)的融雪徑流量。從圖1可看出，選取的兩個(gè)典型年份各月融雪徑流深均具有較好的吻合度，但兩個(gè)年份下模擬的融雪徑流峰值均高于實(shí)測(cè)值，這主要是因?yàn)榉逯抵饕霈F(xiàn)在夏季炎熱年份，受高溫影響，其融雪徑流量相應(yīng)增加，而SRM模型由于未能考慮水面蒸發(fā)影響，而在夏季新疆克州水面蒸發(fā)較大，因此模擬的融雪徑流峰值要高于實(shí)測(cè)值。在其他月份，尤其是在退水階段，SRM融雪徑流值要小于實(shí)測(cè)值，這主要是因?yàn)橥怂A段，氣溫降低，融雪徑流量有所減少，而實(shí)測(cè)值主要觀測(cè)的是進(jìn)入河道斷面的水量，其值要高于融雪徑流量。

4 不同氣溫情景下的融雪徑流影響分析

在SRM模型適用度分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合該模型定量分析不同氣溫情景下的融雪徑流量影響程度，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同氣溫情景下新疆克州境內(nèi)的融雪徑流深影響程度分析結(jié)果

從表3中可看出，當(dāng)氣溫減低2℃后，相比于氣溫變化前，融雪徑流深變化差為-9.52 mm，變化率達(dá)到-13.1%，這主要是因?yàn)闅鉁亟档秃?，融雪徑流有所減少，而在相同降水和蒸發(fā)條件下，其融雪徑流量必然減少，而當(dāng)氣溫升高2℃后，隨著氣溫遞增變化的影響，融雪徑流量相應(yīng)增加，在降水和蒸發(fā)條件不變化的時(shí)候，其融雪徑流增加12.65 mm，徑流深增加率達(dá)到17.4%，可見(jiàn)，相比于氣溫降低相同的溫度，氣溫升高對(duì)于區(qū)域融雪徑流的影響程度要高于氣溫降低的影響，而融雪徑流量影響的關(guān)鍵在于對(duì)河流水量的補(bǔ)給，氣溫升高的同時(shí)，蒸發(fā)影響小于氣溫降低的影響，使得其融雪徑流增加的比例高于氣溫減低相同的溫度，使得其融雪徑流影響度高于氣溫降低相同溫度的情景。SRM模型可以為區(qū)域氣候變化下對(duì)融雪徑流的影響提供有效的定量模擬平臺(tái)。

5 結(jié)論

（1）SRM融雪徑流模型在新疆克州境內(nèi)具有較好的適用度，按照水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范精度要求，模擬精度可以達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，SRM模型由于未能考慮水面蒸發(fā)影響，而在夏季新疆克州水面蒸發(fā)較大，因此在夏季氣溫較高月份模擬的融雪徑流峰值要高于實(shí)測(cè)值。

（2）SRM模型可以為區(qū)域氣候變化下對(duì)融雪徑流的影響提供有效的定量模擬平臺(tái)，相比于氣溫降低相同的溫度，氣溫升高對(duì)于區(qū)域融雪徑流的影響程度要高于氣溫降低的影響。