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2023.8祁连山冻融灾害考察-day7

day 7 嘉峪关关城、中科院黑河站(张掖)。上午学生去参观天下第一雄关的嘉峪关关城,我已经看过多次,就没有随队过去。

10点半我们离开美丽的嘉峪关回到张掖。我们约好了参观中科院黑河遥感站。站上的GD和WHB两位老师热情接待了我们。我们参观了已经投入约1500w的微波辐射定标暗室,我第一次见,四周布满黑色尖头的蓝色海绵,用于吸收散射的微波,作为一个副作用,我们在里面说话稍远点便听不到。海波给我们介绍了原理。

试验站后面玉米地场地布设了各种高大上的直射、散射、四分量辐射仪器,当然也缺不了气象观测。学生们认真了解了仪器原理。我们也驱车来到有点距离的的玉米地40m 高塔。塔上观测现在可以无线传输到台站机房。

GD老师告诉我张掖的玉米地种的玉米是用于做种子,并非做粮食或饲料。为了省水,前面都改造为滴灌。这是了不起的事,因为据我知道大面积滴灌其实成功例子不多(也许我孤陋寡闻)。但G老师马上从玉米垄间土壤湿润度惊讶发现这更像的漫灌的结果。边上有一位农民,我们了解了一下情况。

的确地都改造为滴灌,去年是滴灌的,但今年换回漫灌。原因是大家发现滴灌没有带来直接好处,相反更费力了。据他说漫灌只需要5次,而滴灌要12次,而成本差不多。滴灌带来的水资源节约并没有变成农民能看到的好处。

明天返程至兰州,然后科考小队解散。我尤其感谢了我们的司机师傅,他们精湛的驾驶技术保障了我们科考任务的执行。

2023.8祁连山冻融灾害考察-day2

day 2 祁连县到葫芦沟野外站。上午跑了几处黑河试验水文传感网络的点。在卡力岗村26号点山坡草地、冰沟19号点下西沟森林坡面上开展了土壤采样。

26号点已经废弃,我们找到了数采仪箱子,在附近较平坦的坡面采了土壤样。很薄,大概30公分就到母质层。我们上的时候没有发现爬的坡很陡,大概有30度。我跟学生开玩笑,求从上面滚下来到坡脚的速度。下来的时候感觉太危险,绕了一大圈。

19点是离公路很远的山上,离最近公路水平距离还有1.6km,我们基本无法爬到所在位置。我们沿两片树林间隔的草坡向上爬了一些距离,找了一处合适的位置采了一些土样。先把草皮铲起来,然后一直采到80公分的母质层。最后回填把草皮铺回去。此处有很厚的有机质层。

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一篇关于冻土区调参的论文

Zhao Y, Nan Z*, Yu W, Zhang L. Calibrating a hydrological model by stratifying frozen ground types and seasons in a cold alpine basin. Water. 2019, 11(5): 985. DOI:10.3390/w11050985.

Abstract: Frozen ground and precipitation seasonality may strongly affect hydrological processes in a cold alpine basin, but the calibration of a hydrological model rarely considers their impacts on model parameters, likely leading to considerable simulation biases. In this study, we conducted a case study in a typical alpine catchment, the Babao River basin, in Northwest China, using the distributed hydrology–soil–vegetation model (DHSVM), to investigate the impacts of frozen ground type and precipitation seasonality on model parameters. The sensitivity analysis identified seven sensitive parameters in the DHSVM, amid which soil model parameters are found sensitive to the frozen ground type and land cover/vegetation parameters sensitive to dry and wet seasons. A stratified calibration approach that considers the impacts on model parameters of frozen soil types and seasons was then proposed and implemented by the particle swarm optimization method. The results show that the proposed calibration approach can obviously improve simulation accuracy in modeling streamflow in the study basin. The seasonally stratified calibration has an advantage in controlling evapotranspiration and surface flow in rainy periods, while the spatially stratified calibration considering frozen soil type enhances the simulation of base flow. In a typical cold alpine area without sufficient measured parametric values, this approach can outperform conventional calibration approaches in providing more robust parameter values. The underestimation in the April streamflow also highlights the importance of improved physics in a hydrological model, without which the model calibration cannot fully compensate the gap.

Keywords: parameter calibration; cold alpine basin; frozen ground; precipitation seasonality; sensitivity analysis; distributed hydrology–soil–vegetation model

官方下载链接:Link

一篇冰川冻土中文论文

赵奕,南卓铜*,李祥飞,徐毅,张凌. 分布式水文模型DHSVM在西北高寒山区流域的适用性研究. 冰川冻土. 2019, 41(1): 147-157.

分布式水文-土壤-植被模型(Distributed Hydrology Soil Vegetation Model, DHSVM)是基于栅格离散的分布式水文模型,对地表水热循环的各个过程能进行很精细地刻画,被广泛应用于世界各地很多类型的流域的高时空分辨率的水文模拟,然而它在高寒山区的适用性并不清楚。基于300m数字高程模型,应用DHSVM 模型对典型的高寒山区流域八宝河流域2001-2009年的水文过程展开模拟,并采用流域出口祁连站的水文实测数据对模型进行了精度评价。参数敏感性分析表明,土壤横向导水率、田间持水量和植被反照率等是该区域主要的敏感性参数。模型默认参数会高估高寒山区流域的潜在蒸散发量,导致夏季径流量远小于观测值。通过参数率定,模型校准期(2001-2004)的模拟日径流和月径流Nash 效率系数分别达到0.72 和0.87;而模型验证期(2005-2009)分别为0.60 和0.74 。结果表明,DHSVM 模型基本具备了模拟高寒山区流域降水-径流过程的能力。然而,由于DHSVM 模型缺少对高寒山区流域土壤的冻融过程的刻画,春季径流的模拟精度明显受到影响,需要在将来重点改进。

下载 (pdf, ~1.86 MB):

期刊官网:Link

A paper published online on 水文过程

Zhang L, Nan Z, Wang W, Ren D, Zhao Y, Wu X. Separating climate change and human contributions to variations in streamflow and its components using eight time-trend methods. Hydrological Processes. 2018, Online. DOI:10.1002/hyp.13331.

使用了八种时间趋势法调查了气候变化和人类活动对河川径流及成份变化的贡献,均表明在西北典型流域——黑河流域气候变化和人类活动导致河川径流及组分的增加,但不同方法得到明显不同的增幅。其中,不同方法模拟的人类活动对基流变化的贡献可能占到24-92%,气候变化的贡献则占到8-76%。但对于地表径流变化,人类活动的贡献(21-49%)均小于气候变化。我们也对比了时间趋势法与两种Budyko方法在结果上异同,并且分析和讨论了可能存在的问题、不确定性以及未来工作。

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一个洪水预报论文

强德霞,赵彦博,南卓铜*,吴小波. 基于参数实时优化的洪水预报系统研究:以黑河干流洪水为例. 水利水电技术. 2017, 48(4): 13-17.

另:对于里面使用不同模型进行不同场次洪水预报我有不同意见,因为我们无法知道下一场次洪水到底适合何种模型,从而不能实际用起来。但使用实测数据,对给定模型参数进行实时率定,从而优化使用该模型的洪水预报精度,是本文主要想传达的。

Full text available upon request.

十月份黑河流域中上游考察

本帖文字修改自张凌总结的“黑河流域中上游考察总结”,并补充。

0 考察目的

(1) 了解黑河流域中上游野外观测站点分布位置、站点观测仪器;
(2) 考察黑河流域上游和中游出口水文站;
(3) 考察黑河中游灌溉渠系;
(4) 了解黑河流域分水方案及分水方法;
(5) 了解黑河流域中上游地貌特征;
(6) 了解民勤县生态环境问题。

总共考察6天,2013.10.3-2013.10.8。行程如下:

1. 兰州 -> 西宁 -> 峨堡 -> 阿柔-> 祁连
峨堡、阿柔大寺、阿柔观测点
宿祁连

2. 祁连 -> 冰沟 -> 大冬树垭口 -> 黄藏寺 -> 葫芦沟 ->南山垭口 ->肃南
冰沟径流观测点、冰沟Water试验场、大冬树垭口观测场、黄藏寺黑河交汇处、葫芦沟祁连站
翻走廊南山路差,需要2个半小时。
肃南良友旅游宾馆不错

3. 肃南 -> 高台 -> 正义峡 -> 临泽
高台西路军纪念馆、正义峡水文站

4. 临泽县城 -> 临泽生态站 -> 张掖丹霞 -> 黑水国 -> 张掖
临泽生态站、丹霞地貌、黑水国、张掖甘州市场
荣福宾馆(水务局附近)

5. 张掖 -> 莺落峡 -> 草滩场水利枢纽 -> 遥感站 -> 五星村 -> 张掖
大佛寺、龙首电站、莺落峡水文站

6. 张掖 -> 阿拉善右旗巴丹吉林 -> 雅布赖盐湖 -> 民勤 -> 武威
华信宾馆

7. 武威 -> 雷台 -> 西夏博物馆 -> 天祝 -> 兰州

相关网页:http://blog.sciencenet.cn/blog-922140-734229.html