SRM模型在大凌河流域融雪徑流模擬中的運(yùn)用研究

關(guān)明皓

（遼寧省沈陽水文局，遼寧沈陽110046）

SRM模型在大凌河流域融雪徑流模擬中的運(yùn)用研究

關(guān)明皓

（遼寧省沈陽水文局，遼寧沈陽110046）

根據(jù)大凌河冬季融雪徑流的特點(diǎn)，運(yùn)用SRM模型模擬大凌河流域的融雪徑流，分析該模型在大凌河流域融雪徑流模擬的適用性。此外，設(shè)定2種氣溫變化情景模式（氣溫升高2℃和降低2℃），定量分析不同氣溫變化對(duì)流域融雪徑流的影響。研究結(jié)果表明：SRM模型在大凌河流域的融雪徑流模擬精度較高，模擬的徑流深相對(duì)誤差小于10%，確定性系數(shù)達(dá)到0.85以上；氣溫升高2℃，大凌河融雪徑流增加17.7%，氣溫降低2℃，大凌河融雪徑流相應(yīng)減少12.1%。研究成果對(duì)大凌河流域的融雪徑流模擬及氣候變化下對(duì)流域融雪徑流影響定量分析具有參考價(jià)值。

SRM模型；融雪徑流模擬；氣溫變化情景模式；大凌河流域

大凌河流域主要位于遼寧西部地區(qū)，冬季時(shí)間長(zhǎng)、寒冷易結(jié)冰，而進(jìn)入春季后，隨著天氣轉(zhuǎn)暖，流域內(nèi)的河流開始融化。對(duì)大凌河流域來說，冬季融雪徑流占據(jù)全年徑流比重較大，為50%～60%。因此這一地區(qū)的水文模擬必須考慮融雪徑流的影響。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都進(jìn)行過融雪徑流的模擬，也研究出許多模型。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計(jì)算原理簡(jiǎn)單，需求的數(shù)據(jù)資料較少，近些年來，被國(guó)內(nèi)學(xué)者廣泛用于融雪徑流模擬和氣候變化情景對(duì)流域融雪徑流影響研究中，并在一些流域內(nèi)取得一定的研究成果。劉文［4］運(yùn)用SRM模型模擬塔什庫(kù)爾干河流域融雪徑流，研究結(jié)果表明SRM適合于塔什庫(kù)爾干河流域融雪徑流模擬，且模擬原理簡(jiǎn)單。于海鳴［5］成功運(yùn)用該模型模擬了新疆地區(qū)春季融雪設(shè)計(jì)洪水量和過程。李弘毅［6］運(yùn)用SRM模型模擬了黑河流域的融雪徑流，模型模擬的融雪徑流和實(shí)測(cè)值擬合度非常高。張璞［7］在瑪納斯河流域春季洪水預(yù)警計(jì)算中成功使用SRM模型模擬了春季融雪引發(fā)的洪水。懷保娟［8］運(yùn)用SRM模型模擬了烏魯木齊河源區(qū)的融雪徑流，取得較好的模擬精度?？梢?，SRM模型在我國(guó)許多流域融雪徑流模擬中得到了具體運(yùn)用，但該模型在遼寧西部寒冷地區(qū)運(yùn)用較少，為此，結(jié)合大凌河流域融雪徑流模擬的需求，引入SRM模型模擬大凌河流域的融雪徑流，并通過設(shè)定2種氣溫變化情景模式，定量分析不同情景模式對(duì)大凌河流域融雪徑流的影響。研究成果對(duì)于大凌河流域融雪徑流模擬模型選擇和定量分析氣候變化對(duì)大凌河流域融雪徑流影響具有參考價(jià)值。

1SRM模型計(jì)算原理

式中：Q—每天的融雪徑流量，m3/s；CS—每天的融雪徑流系數(shù)，無量綱；CR—每天的降水產(chǎn)生的徑流系數(shù)，無量綱；a—融雪度日因子，物理意義為每天融雪度日因子所能消耗的融雪深度，cm·℃-1d-1；T—融雪度日因子數(shù)，物理意義為溫度直減率在不同高程進(jìn)行溫度插值后度日數(shù)的修正值，℃-1d；S—積雪覆蓋和整個(gè)流域面積的比，無量綱；P—流域內(nèi)的降水量，cm；A—流域集水面積，km2；k—流域退水系數(shù)，無量綱；n—計(jì)算時(shí)段數(shù)。

SRM計(jì)算原理簡(jiǎn)單，其融雪徑流模擬主要將每天的融雪量和降水所產(chǎn)生的水量進(jìn)行疊加，疊加后累計(jì)到模型計(jì)算的退水水量上，從而獲得流域每日的融雪徑流量，SRM模型計(jì)算公式為：

2模型應(yīng)用

2.1研究區(qū)域概況

大凌河發(fā)源于遼寧省建昌縣要路溝鄉(xiāng)要路溝村大黑山（海拔853.9m）北麓的水泉溝，流經(jīng)遼寧省建昌縣、喀喇沁左翼蒙古族自治縣、朝陽縣、龍城區(qū)、雙塔區(qū)、北票市、義縣、凌海市、盤山縣，于遼寧省盤山縣東郭鎮(zhèn)南井子村入渤海。流域面積23235km2，河流長(zhǎng)度453km，其中遼寧省境內(nèi)19989km2。河道平均比降為0.81‰，多年平均年降水量487.2mm，多年平均年徑流深76.6mm。本文以大凌河大城子水文站以上集水區(qū)域?yàn)檠芯苛饔?，集水區(qū)域面積為5029km2，研究流域如圖1所示。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，研究流域融雪徑流占全年徑流量的43%。

圖1流域圖

2.2融雪徑流模擬

基于大城子水文站2001～2010年水文數(shù)據(jù)以及朝陽氣象站2001～2010年氣溫?cái)?shù)據(jù)，運(yùn)用SRM模型模擬了大凌河大城子以上集水區(qū)域的融雪徑流，模擬成果見表1、表2，如圖2所示。

表1SRM融雪徑流模型參數(shù)率定成果

表2SRM融雪徑流模徑流模擬成果

圖2代表年份SRM融雪徑流模擬過程與實(shí)測(cè)值對(duì)比

從表2中可以看出，SRM模型在大凌河流域融雪徑流具有較好的模擬精度，2001～2010年模擬的徑流深相對(duì)誤差均在10%以下，確定性系數(shù)達(dá)到0.85，滿足模型模擬的精度要求，模擬的徑流深相對(duì)誤差低于10%，確定性系數(shù)達(dá)到0.7以上。SRM模型適合于大凌河流域的融雪徑流模擬。從圖2中也可以看出，SRM模擬的融雪徑流過程和實(shí)測(cè)融雪徑流過程也相吻合，大凌河流域融雪徑流主要集中在春季即2～5月，這3個(gè)月的SRM模型融雪徑流過程和實(shí)測(cè)的徑流過程吻合度均較高，可見，SRM模型在大凌河流域的融雪徑流模擬具有較好的模擬精度，適合于大凌河流域的融雪徑流模擬，并可運(yùn)用于氣溫變化對(duì)流域融雪徑流影響的模擬。

2.3氣溫變化對(duì)流域融雪徑流影響

設(shè)定2種氣溫變化情景模式，分別為氣溫升高2℃和降低2℃，選定代表年份2006年，運(yùn)用SRM模型模擬氣溫變化前后融雪徑流量的改變量和改變率，結(jié)果見表3。

表3不同氣溫變化對(duì)流域徑流的影響

從表3中可以看出，氣溫降低2℃，大凌河2006年的徑流深相比于氣溫變化前，徑流深減少2.6mm，徑流深的變化率為-12.1%，這主要是氣溫降低2℃，使得融雪量相應(yīng)減少，而由融雪量轉(zhuǎn)化成的徑流深相應(yīng)減少，因此在大凌河平均氣溫降低2℃，徑流深相比于氣溫變化前，相應(yīng)減少。而同樣可以看出在氣溫升高2℃后，大凌河代表年份2006年徑流深相比于變化前，其徑流深增加3.8mm，徑流深變化率為+17.7。可見，氣溫升高，流域的融雪徑流深相應(yīng)增加。這主要是因?yàn)闅鉁厣吆?，使得融雪量相?yīng)增加，而融雪量的增加，勢(shì)必使得轉(zhuǎn)化的融雪徑流深增加。因此，在大凌河流域平均氣溫升高2℃的情景模式下，大凌河流域的融雪徑流相應(yīng)增加17.7%。

3結(jié)論

本文針對(duì)遼寧西部大凌河流域融雪徑流的特點(diǎn)，運(yùn)用SRM模型模擬大凌河流域的融雪徑流，分析該模型在大凌河流域融雪徑流的適用性，并定量分析不同氣溫變化情景模式對(duì)流域融雪徑流的影響。研究取得以下結(jié)論：

（1）SRM計(jì)算原理簡(jiǎn)單，需求數(shù)據(jù)較少，適合于大凌河流域融雪徑流模擬，模型模擬的徑流深相對(duì)誤差小于10%，確定性系數(shù)可達(dá)到0.85以上，滿足流域融雪徑流模擬的規(guī)范要求，模擬徑流深相對(duì)誤差小于10%，確定性系數(shù)達(dá)到0.7以上。

（2）氣溫降低2℃，使得流域融雪量減少，造成大凌河流域在氣溫變化前后，徑流深減少，變化率為-12.1%。

（3）氣溫升高2℃，使得流域融雪量增加，從而使轉(zhuǎn)化的徑流深相應(yīng)增加，造成大凌河流域在氣溫升高后，融雪徑流深增加3.8mm，變化率為+17.7%，徑流深變化明顯。

［1］孫小利，王建躍.美國(guó)烏龜溪水庫(kù)降低水藻生長(zhǎng)控制元素磷負(fù)荷的措施［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2011（04）：24-26+67.

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TV121+.6

A

1008-1305（2016）03-0067-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.03.027

2016-04-01

關(guān)明皓（1978年—），男，工程師。