为促进冻土水文实践与研究,对黑龙江省冻土水文专家的工作经历、主要科研成果和冻土水文研究思路进行梳理。基于水文水利计算基本理论,结合生产实践中的实测资料,黑龙江省水文工作者总结了冻土影响下的冻期与非冻期产流方式区别、融雪和融冻期降雨径流关系、冻土地区三水转换关系等问题,提出将实际蓄水量、蒸散发能力、入渗能力、土壤含水量消退系数、径流系数综合到一张图上进行分析。
以长江源区沱沱河流域为研究区，立足于野外观测，并借助同位素及遥感技术，系统开展冰川、冻土和积雪综合作用区的径流形成机制研究。利用稳定同位素径流分割，量化流域内冰川融水径流对总径流的贡献率，结合野外观测的气温数据和遥感解译的冰川面积数据，研究气温与冰川面积对冰川融水径流的影响机制；基于野外观测的土壤温度、土壤含水量及土壤田间持水量等数据，分析冻土的冻、融过程，估算研究区冻土的释放水量，并分析其对径流的影响；利用遥感积雪覆盖产品数据，分析研究区积雪覆盖的空间分布特征，结合野外观测的同期降水量、气温、土壤温度等数据，估算积雪的雪水当量，研究其对径流的影响；分析沱沱河流域冰川、冻土与积雪时、空分布特征，借助度日因子模型，综合研究各因素综合影响下的流域径流形成机制。本研究有助于深入对冰川、冻土作用区域水文过程的了解，对于变化环境下流域水循环的理论研究也具有重要价值。
2014-01冻土改变了区域水热条件、产汇流过程、产流量多寡及年内/际变化,冻土水文成为寒区生态—水文过程的核心环节。系统总结了国内外冻土水文研究进展,包括冻土水热传输特征,特殊的产汇流过程,流域尺度水平衡,以及各种水热传输物理模型和流域尺度水文模型。未来冻土水文的发展应在数据和方法积累的基础上,进一步探索产汇流过程机理,并建立完善的分布式冻土水文物理模型,定量探索冻土变化对区域/流域水资源和生态的影响。
以黑河源区高山草甸冻土带的基本气象参数、植被参数和土壤水热性质参数为输入条件,利用CoupModel模型计算了试验点两个完整年度日尺度上的各种基本水热状况,计算结果较符合实测值(7层地温和土壤液态含水量平均R2分别为0.95和0.83)。利用模型输出的土壤热通量和土壤水迁移分析了试验点季节性冻土区的水热传输过程:在土壤层开始冻结期,下层土壤液态水向冻结锋面集结,集结期向上的地热通量急剧增加;在冻结期,土壤热传导主要与上下层的土壤温度有关,土壤水迁移基本处于零通量状态;在融化期,在融化锋面未出现液态水分集结现象,融化层土壤水热传输过程迅速改变并与非冻结土壤一致,向下的地热通量急剧增加。
我国70%以上的地区都存在着季节性冻土,它对农业经济、生态环境等都有着巨大的影响。由于冻土的特殊性,目前并不能从本质上揭示冻土水文机理,冻土条件下的土壤水分运移规律是冻土水文模拟的重要环节。本文介绍了冻土地区水文过程的特殊性,以及目前国内外对冻土水文的研究进展,并在此基础上对冻土区水文模型的发展趋势进行了分析。
评价了蓄满产流模型的优越性,分析了模型在寒冷地区的适应性和存在的问题。考虑到冻土的不透水、蓄水调节和抑制蒸发的作用与性能,以及冻土水文的季节变化特点,在分析冻土产流机制的基础上改进了适应寒冷地区的计算方法。以小兴安岭北坡清溪站为例,应用改进的模型作降雨径流预报,收到了较好的效果。
分析了寒冷冻土地区(以下简称寒区)的气候特点和冻土水文特性,在揭示冻土期土壤水分动态规律和特点的基础上,探讨了不同于无冻地区和无冻期的产流机制和相应的降雨径流关系,对寒区应用蓄满产流模型提出了改进意见,文中提出的实际成果资料和分析方法为寒区水文预报和水文计算提供了依据。
