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SWAT模型融雪模块的改进与应用研究
作者姓名:孟现勇  吉晓楠  刘志辉  肖军仓  陈曦  王芳
作者单位:1. 新疆大学资源与环境科学学院, 乌鲁木齐830046;
2. 新疆大学 绿洲生态教育部重点实验室, 乌鲁木齐830046;
3. 四川大学建筑与环境学院, 成都610207;
4. 新疆大学干旱生态环境研究所, 乌鲁木齐830046;
5. 中国科学院新疆生态与地理研究所, 乌鲁木齐830011;
6. 河南省环境保护科学研究院, 郑州450004;
7. 呼图壁县水利局, 新疆呼图壁831200
基金项目:水利部公益性行业科研专项经费项目(201301103);国家自然科学基金项目“‘3S’技术支持下的融雪洪水预警决策支持系统研究”(70361001);中国沙漠气象科学研究基金“积雪遥感与融雪洪水监测预测研究”(Sqj2007004);国家自然科学基金项目“基于干旱区流域融雪径流形成过程与机制的大气水文模式耦合研究”(40871023)。
摘    要:融雪是水文过程的重要影响因素,为了对天山北坡气候极端高寒地区进行长期洪水预报预警,该研究以SWAT (土壤和水评估工具)模型为基本框架对其融雪模块进行修改,将基于物理过程的分布式融雪径流模型耦合入SWAT模型,并基于高程带对改进前后的模型进行了对比验证。通过对新疆天山北坡军塘湖河流域进行模拟、参数率定与验证后发现,原SWAT 模型在参数率定期间(2000 年1 月1 日至2004 年12 月31 日)的Nash-Stucliffe 效率系数(NSE)略低于基于物理过程的模型SWAT-JTH,但在验证期(2006 年1 月1 日至2010 年12 月31 日),SWAT原模型NSE高于改进后的SWAT-JTH 模型。两种方法模拟效果均可以满足实际融雪模拟精度的需求。研究发现,温度因子方法(SWAT融雪模块)虽较基于物理过程的模型结构更简单,但在合理率定参数后却可以得到较好的效果。虽然现今观测和实验手段还不能满足物理过程模型精度要求,以及物理模型本身的错误叠加现象对目前的研究带来了诸多不确定性,但由于物理模型对于极端条件下的模拟及物理过程的模拟具有很大优势,未来随数据精度的提高,将继续深入该物理模型的改进研究。该研究将对高寒山区分布式融雪径流预报预警的发展起到一定的促进作用。

关 键 词:融雪模型  能量平衡  物理过程  水量平衡  SWAT  
收稿时间:2012-12-01
修稿时间:2013-07-17
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