SRM模型在大凌河流域融雪径流模拟中的运用研究

2016-08-08关明皓

水利技术监督 2016年3期

关键词：情景模式大凌河融雪

关明皓

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110046）

SRM模型在大凌河流域融雪径流模拟中的运用研究

关明皓

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110046）

根据大凌河冬季融雪径流的特点，运用SRM模型模拟大凌河流域的融雪径流，分析该模型在大凌河流域融雪径流模拟的适用性。此外，设定2种气温变化情景模式（气温升高2℃和降低2℃），定量分析不同气温变化对流域融雪径流的影响。研究结果表明：SRM模型在大凌河流域的融雪径流模拟精度较高，模拟的径流深相对误差小于10%，确定性系数达到0.85以上；气温升高2℃，大凌河融雪径流增加17.7%，气温降低2℃，大凌河融雪径流相应减少12.1%。研究成果对大凌河流域的融雪径流模拟及气候变化下对流域融雪径流影响定量分析具有参考价值。

SRM模型；融雪径流模拟；气温变化情景模式；大凌河流域

大凌河流域主要位于辽宁西部地区，冬季时间长、寒冷易结冰，而进入春季后，随着天气转暖，流域内的河流开始融化。对大凌河流域来说，冬季融雪径流占据全年径流比重较大，为50%～60%。因此这一地区的水文模拟必须考虑融雪径流的影响。当前，国内外许多学者都进行过融雪径流的模拟，也研究出许多模型。例如SWAT模型［1］，VIC模型［2］以及SRM模型［3］，相比SWAT模型和VIC模型，SRM计算原理简单，需求的数据资料较少，近些年来，被国内学者广泛用于融雪径流模拟和气候变化情景对流域融雪径流影响研究中，并在一些流域内取得一定的研究成果。刘文［4］运用SRM模型模拟塔什库尔干河流域融雪径流，研究结果表明SRM适合于塔什库尔干河流域融雪径流模拟，且模拟原理简单。于海鸣［5］成功运用该模型模拟了新疆地区春季融雪设计洪水量和过程。李弘毅［6］运用SRM模型模拟了黑河流域的融雪径流，模型模拟的融雪径流和实测值拟合度非常高。张璞［7］在玛纳斯河流域春季洪水预警计算中成功使用SRM模型模拟了春季融雪引发的洪水。怀保娟［8］运用SRM模型模拟了乌鲁木齐河源区的融雪径流，取得较好的模拟精度。可见，SRM模型在我国许多流域融雪径流模拟中得到了具体运用，但该模型在辽宁西部寒冷地区运用较少，为此，结合大凌河流域融雪径流模拟的需求，引入SRM模型模拟大凌河流域的融雪径流，并通过设定2种气温变化情景模式，定量分析不同情景模式对大凌河流域融雪径流的影响。研究成果对于大凌河流域融雪径流模拟模型选择和定量分析气候变化对大凌河流域融雪径流影响具有参考价值。

1SRM模型计算原理

式中：Q—每天的融雪径流量，m3/s；CS—每天的融雪径流系数，无量纲；CR—每天的降水产生的径流系数，无量纲；a—融雪度日因子，物理意义为每天融雪度日因子所能消耗的融雪深度，cm·℃-1d-1；T—融雪度日因子数，物理意义为温度直减率在不同高程进行温度插值后度日数的修正值，℃-1d；S—积雪覆盖和整个流域面积的比，无量纲；P—流域内的降水量，cm；A—流域集水面积，km2；k—流域退水系数，无量纲；n—计算时段数。

SRM计算原理简单，其融雪径流模拟主要将每天的融雪量和降水所产生的水量进行叠加，叠加后累计到模型计算的退水水量上，从而获得流域每日的融雪径流量，SRM模型计算公式为：

2模型应用

2.1研究区域概况

大凌河发源于辽宁省建昌县要路沟乡要路沟村大黑山（海拔853.9m）北麓的水泉沟，流经辽宁省建昌县、喀喇沁左翼蒙古族自治县、朝阳县、龙城区、双塔区、北票市、义县、凌海市、盘山县，于辽宁省盘山县东郭镇南井子村入渤海。流域面积23235km2，河流长度453km，其中辽宁省境内19989km2。河道平均比降为0.81‰，多年平均年降水量487.2mm，多年平均年径流深76.6mm。本文以大凌河大城子水文站以上集水区域为研究流域，集水区域面积为5029km2，研究流域如图1所示。经过统计分析，研究流域融雪径流占全年径流量的43%。

图1流域图

2.2融雪径流模拟

基于大城子水文站2001～2010年水文数据以及朝阳气象站2001～2010年气温数据，运用SRM模型模拟了大凌河大城子以上集水区域的融雪径流，模拟成果见表1、表2，如图2所示。

表1SRM融雪径流模型参数率定成果

表2SRM融雪径流模径流模拟成果

图2代表年份SRM融雪径流模拟过程与实测值对比

从表2中可以看出，SRM模型在大凌河流域融雪径流具有较好的模拟精度，2001～2010年模拟的径流深相对误差均在10%以下，确定性系数达到0.85，满足模型模拟的精度要求，模拟的径流深相对误差低于10%，确定性系数达到0.7以上。SRM模型适合于大凌河流域的融雪径流模拟。从图2中也可以看出，SRM模拟的融雪径流过程和实测融雪径流过程也相吻合，大凌河流域融雪径流主要集中在春季即2～5月，这3个月的SRM模型融雪径流过程和实测的径流过程吻合度均较高，可见，SRM模型在大凌河流域的融雪径流模拟具有较好的模拟精度，适合于大凌河流域的融雪径流模拟，并可运用于气温变化对流域融雪径流影响的模拟。

2.3气温变化对流域融雪径流影响

设定2种气温变化情景模式，分别为气温升高2℃和降低2℃，选定代表年份2006年，运用SRM模型模拟气温变化前后融雪径流量的改变量和改变率，结果见表3。

表3不同气温变化对流域径流的影响

从表3中可以看出，气温降低2℃，大凌河2006年的径流深相比于气温变化前，径流深减少2.6mm，径流深的变化率为-12.1%，这主要是气温降低2℃，使得融雪量相应减少，而由融雪量转化成的径流深相应减少，因此在大凌河平均气温降低2℃，径流深相比于气温变化前，相应减少。而同样可以看出在气温升高2℃后，大凌河代表年份2006年径流深相比于变化前，其径流深增加3.8mm，径流深变化率为+17.7。可见，气温升高，流域的融雪径流深相应增加。这主要是因为气温升高后，使得融雪量相应增加，而融雪量的增加，势必使得转化的融雪径流深增加。因此，在大凌河流域平均气温升高2℃的情景模式下，大凌河流域的融雪径流相应增加17.7%。