SRM模型在克州境内融雪径流模拟中的应用研究

2020-08-17哈尼克孜麦麦提

陕西水利 2020年5期

哈尼克孜·麦麦提

（新疆克孜勒苏水文勘测局，新疆阿图什 845350）

1 前言

融雪径流是新疆克州境内水资源的重要补给源，是区域水资源量重要补给成分[1]。新疆克州境内山区的冰川融雪径流对流域水资源进行了有效补给，由于新疆克州典型的温带大陆气候，降雨量较少，降雨对河流径流量的补给较少，大多数克州境内河流的补给都来源于融雪径流的补给。近些年来，国内有许多学者展开融雪径流的模拟研究，并取得一定的研究成果[2～6]，这其中SRM模型由于可以考虑日均气温变化对融雪径流的影响，在许多区域融雪径流模拟取得较好的精度[7～10]，但在新疆克州境内还未得到相关应用，融雪径流的模拟有助于分析其对区域水资源量的影响，也可作为应对气候变化影响区域融雪径流的模拟平台，本文结合SRM模型对新疆克州境内的融雪径流进行模拟应用，并结合区域水文站实测数据对其模拟精度进行分析，研究成果对新疆克州水资源规划和利用具有重要的参考价值。

2 SRM模型原理

SRM模型的计算原理是将逐日融雪水量和降水产生水量进行累加，累加后的水量按照模型退水进行计算，得到逐日的融雪径流量，其计算方程为:

式中:n+1表示为不同时间尺度下的融雪径流，m3/s；CSn和CRn分别表示为融雪以及降水所产生的径流系数值；an表示融雪参数因子，cm·℃-1d-1，其主要表示逐日产生融雪径流所能够消耗的融雪量；Tn表示为温度修正梯度参数，℃·d；Sn表示为整个流域内的积雪所能覆盖的面积比例；n表示逐日的降水量，mm；A表示为整个计算区域的面积，km2；Kn表示融雪径流的消退系数；n表示为计算的天数，d。

3 模型应用

3.1 研究区域概况

本文以新疆克州为研究区域，该区域属于典型的大陆性气候，干旱少雨，气温垂直变化性较大，区域内分布常年的冰川山区，也有夏季较为炎热的平原地区，区域主要的水资源补给来源于夏季降水补给以及山区的冰川融雪径流补给，温差变化较大，温度最高的地区和最低的区域差别可达到20℃，克州境内的多年平均降水量在100 mm～200 mm左右，多年平均蒸发量较大，在1500 mm～3000 mm左右，属于典型的干旱区，全境内多年平均水资源量为82.9亿m3，占全新疆总水资源量的10%左右。本文结合新疆克州某水文站点的径流观测数据，结合SRM模型对其融雪径流进行模拟，分析其模拟精度和适用性。

3.2 模型参数设置

结合区域水文站10年的径流观测数据，对模型进行参数的率定和设置，模型参数率定结果见表1。

表1 研究区域SRM模型参数设置结果

3.3 模型模拟精度分析

在模型参数率定的基础上，结合研究水文站2008年～2018年实测径流深数据对SRM模型的融雪径流模拟精度进行分析，分析结果见表2，并选取两个典型年份分析其月尺度融雪径流的模拟精度，分析结果见图1。

表2 SRM模型在新疆克州境内的融雪径流模拟精度分析

从表2中可看出，SRM融雪径流模型在新疆克州境内具有较好的适用度，各年份模拟的融雪径流深和实测的径流深之间的绝对误差均在20 mm以内，模拟值和实测值之间的相对误差也可控制在±10%以内，各年份模拟值和实测值的相关系数总体在0.6以上，按照水文情报预报规范精度要求，可以达到乙级精度要求。因此SRM融雪径流模型可以用来模拟新疆克州境内的融雪径流量。从图1可看出，选取的两个典型年份各月融雪径流深均具有较好的吻合度，但两个年份下模拟的融雪径流峰值均高于实测值，这主要是因为峰值主要出现在夏季炎热年份，受高温影响，其融雪径流量相应增加，而SRM模型由于未能考虑水面蒸发影响，而在夏季新疆克州水面蒸发较大，因此模拟的融雪径流峰值要高于实测值。在其他月份，尤其是在退水阶段，SRM融雪径流值要小于实测值，这主要是因为退水阶段，气温降低，融雪径流量有所减少，而实测值主要观测的是进入河道断面的水量，其值要高于融雪径流量。

4 不同气温情景下的融雪径流影响分析

在SRM模型适用度分析的基础上，结合该模型定量分析不同气温情景下的融雪径流量影响程度，分析结果见表3。

表3 不同气温情景下新疆克州境内的融雪径流深影响程度分析结果

从表3中可看出，当气温减低2℃后，相比于气温变化前，融雪径流深变化差为-9.52 mm，变化率达到-13.1%，这主要是因为气温降低后，融雪径流有所减少，而在相同降水和蒸发条件下，其融雪径流量必然减少，而当气温升高2℃后，随着气温递增变化的影响，融雪径流量相应增加，在降水和蒸发条件不变化的时候，其融雪径流增加12.65 mm，径流深增加率达到17.4%，可见，相比于气温降低相同的温度，气温升高对于区域融雪径流的影响程度要高于气温降低的影响，而融雪径流量影响的关键在于对河流水量的补给，气温升高的同时，蒸发影响小于气温降低的影响，使得其融雪径流增加的比例高于气温减低相同的温度，使得其融雪径流影响度高于气温降低相同温度的情景。SRM模型可以为区域气候变化下对融雪径流的影响提供有效的定量模拟平台。