当前课程知识点:三江源生态 > 第三章 三江源的水文水资源 > 3-3三江源基本水文循环及产流特征 > 3-3三江源基本水文循环及产流特征
青藏高原存在大量对气候变化
极度敏感的环境因子
特别是一些重要的水循环要素
如冰川
积雪和冻土等
不仅对气候波动响应强烈
而且其变化过程
具有巨大的能水效应和生态效应
三江源作为典型的高寒河源区
是天然的
典型的水文循环机理研究场地
本节
让我们共同了解一下
三江源基本水文循环
及产流特征
寒区水文学就是以寒区的水文循环
和水文过程为对象
研究一系列温度控制的过程
所主导的水分迁移
转化规律与水流形成
运动状态与变化
及其与环境要素间的相互关系
作用机理及其反馈影响等的学科
雪被与冰的形成
发展与融化过程控制下的水分运动
和水流过程是核心内容
如图所示
寒区流域水循环
不同于其他区域的基本特征
体现在以下几个方面
第一个方面
水的固态形式
在水循环中占据较大成分
包括降雪
积雪消融升华
冰川储存与融化
以及地下冰的储存等融化等
第二个方面
温度对径流形成
与季节动态的影响较大
除了暴雨或降雨丰期的洪水径流外
其作用往往要超过降水作用
第三个方面
活动层土壤冻融变化
对水循环的陆面蒸散发
水分入渗
以及坡面产流等关键环节
具有显著影响
第四个方面
地下水系统与其他区域差异较大
受含水层与上覆包气带
土壤冻融过程影响
地下水补给
径流与排泄过程
以及储存与运动过程
受水的相变和温度场的作用
这四个方面的基本特征
分别产生了特殊的水文过程
冰川水文
积雪水文
冻土水文
以及寒区地下水水文
这些特殊的水文过程
有其固有的水文循环本质
因而
有其特有的水循环理论和刻画方法
冰川水文学是以冰川融水的水文过程
与机理为核心
研究冰川表面
冰内和冰下水分聚集
流动与动态变化的物理和化学过程
及其与外界环境要素之间
相互关系的学科
在有冰川分布的山区流域
冰川融水是河川径流十分重要的组分
为简化分析
一般将源自冰川流出的
所有水体的总和
认为是冰川融水径流
包括冰川上冬春季节性积雪融水
夏季液态
或固态降水径流等
降水直接径流部分
以及冰川表面
冰内和冰下的融冰流水等
冰川融水径流
有别于降水径流的一般特征体现在
第一
与温度具有极显著相关性
因而具有较大的日变差
一般具有峰-谷的日变化过程
第二
年内分配不均匀
且不均匀性随冰川性质不同
而具有较大差异
大陆性冰川夏季6到8月融水径流
集中度达到85%以上
而海洋性冰川夏季融水径流
集中度一般在50%左右
第三
冰川的固体水库
所具有的流域多年径流调节作用明显
冰川融水补给河流径流份额越大
其多年调节作用就越明显
第四
在产汇流方面
冰川融水具有较大的变源产流特性
即产流区域和产流来源
随温度和辐射变化而变化
冰川融水的汇流过程
具有随温度和辐射因子的
高度非线性特点
且随冰川规模增大而增大
冻土水文学是研究
以冻土的水热过程
为主导因素作用下的陆面水循环
产汇流规律
以及流域水文过程
及其与环境因子的相互关系的学科
多年冻土活动层
以及季节冻土中固态含水量的存在
及其冻融循环
形成较为复杂的大气
土壤水热传输转换过程
并改变了季节冻土
和多年冻土活动层土壤的有效孔隙度
导水率
导热系数以及水分运移过程
从而对坡面产汇流过程
以及径流的年内
年际变化过程产生较大影响
形成与非冻区截然不同的水文规律
水的冻结和融化
是控制冻土水文过程的关键因子
也是冻土水文学理论体系的基础
在春季和夏季
降水
积雪或冰川融水等
首先饱和融化的表层活动层土壤
多余的水通过蓄满产流方式
形成地表径流汇入河流
湖泊或湿地系统
这时活动层越薄
土壤前期含水量越高
产流越迅速且产流率越大
在地表以下
存在季节性的或常年
以地下冰赋存形式的固态水
这些固态水在融化期
一部分成为土壤水分
地表径流的水源
有一部分将补充进入地下水系统
多年冻土地区的地下水系统
与非冻土区完全不同
以多年冻结岩土层为隔水层
形成冻结层上地下水
冻结层间地下水和冻结层下地下水
当冻结层融化贯通
或存在局部融化通道时
冻结层上地下水
与冻结层下地下水
将贯通为一个整体
如果存在巨厚连续多年冻结层
则冻结层下地下水
与非冻土区的承压水类型相当
在较长时期内
上覆隔水冻结岩土层较为稳定
冻土地下水的另一个显著特点就是
冻结层上地下水含水层水力性
和隔水底板随冻融过程的可变性
全球范围内大约30%的陆地面积
被季节性积雪所覆盖
北半球
则有高达60%的陆地面积
是积雪覆盖区
在寒区
冬季积雪和春季融雪在区域水循环
流域水文过程
以及区域水资源中
都占有重要作用
是寒区水文学的主要组成部分
此外
积雪与融雪过程
与冻土水文和寒区生态等关联密切
具有广泛的理论和实践意义
积雪的能水平衡是积雪水文学重要的原理之一
如图所示
积雪的热量平衡中热量传输
与交换各分量有
净辐射通量Qn
降水的雨水热通量Qp
潜热通量Qe
感热通量Qh
以及地热通量Qg等
积雪融化的消耗热通量Qm
就有如下平衡关系
雪的融化是积雪水文过程的重要环节
主要有辐射融化和平流融化两类
太阳辐射是积雪融化的主要能量来源
由于太阳辐射
存在显著的日变化和季节变化
因此
辐射融雪也具有显著的日变化
和季化变化特征
积雪的平流融化取决于
暖湿气团的作用方式和强度
在积雪区上空的暖湿气流
一般通过三种方式
向积雪输送热量
一是降雨云系的云底
向下发射的长波辐射
二是降雨本身携带的热量
三是强风吹过粗糙地面
形成的向下湍流热通量
融雪率或融雪能量消耗计算
主要基于能量平衡法和度日因子法
基于融雪与气象要素的
统计回归模型方法
也是常采用的近似估算手段
近年来
融雪径流模型得到较快发展
传统的以度日因子为主要融雪速率
计算方法的融雪径流模型
不断得到发展
并提出了
刻画植被要素的融雪径流模型等
本节
我们了解了
三江源基本水文循环及产流特征
水文循环是联结地球系统地圈
生物圈
大气圈的纽带
水文循环过程
与陆地生态系统间存在密切关联
三江源地区广泛存在的冰川
冻土
积雪等下垫面
使得其水文生态之间
有着特殊的互馈作用
下一节
让我们共同了解
三江源高寒水文生态相互作用机制
-1-1 走进三江源
--习题
-2-1 青藏高原的前身
--习题
-2-2 青藏高原的隆升
--习题
-2-3 神山深处有冰川
--习题
-2-4 大河从高山冰泉中走来
--习题
-2-5“眼泪”最多的地方——高原湖泊
--习题
-2-6 独特的风化地貌和风蚀地貌
--习题
-3-1 三江源气象-水文特点
--习题
-3-2三江源水气循环特征
--习题
-3-3三江源基本水文循环及产流特征
--习题
-3-4 三江源高寒水文--生态相互作用机制
--习题
-4-1 五花草甸格桑艳丽--三江源区植物资源
--习题
-4-2 万物有灵生生不息--三江源区脊椎动物种类
--习题
- 4-3 古老生命微妙无穷--三江源区微生物资源
--习题
-4-4 三江源森林生态系统
--习题
-4-5 三江源草原生态系统
--习题
-4-6 三江源荒漠生态系统
--习题
-5-1 高原哺乳动物对高原环境的适应1
--习题
-5-2 高原哺乳动物对高原环境的适应2
--习题
-5-3 高原鱼类对极端环境的适应
--习题
-5-4 高原鸟类对极端环境的适应
--习题
-5-5 高原植物对高原极端环境的适应1
--习题
-5-6 高原植物对高原极端环境的适应2
--习题
-6-1 青海湖概况
--习题
-6-2 青海湖水环境要素特征
--习题
-6-3 青海湖水生生物多样性
--习题
-6-4 青海湖裸鲤资源保护与恢复及生态环境变化
--习题
-7-1 三江源地区生态环境的现状及保护的意义
--习题
-7-2 三江源区退化草地黑土滩的形成和修复治理实践
--习题
-7-3 草地鼠害防治技术
--习题
-7-4 草原生态保护补奖制度与冬春补饲
--习题
-7-5 草原生态管护员与环境保护
--习题
-8-1 三江源的守护者
--习题
-8-2 生产生活中取之有度用之有节的生态哲学
--习题
-8-3 饮食文化中食材与养分完美结合的生存智慧
--习题
-8-4 习俗禁忌中有所为有所不为的生态教养
--习题
-8-5 宗教信仰中的生态伦理
--习题
-8-6 丧葬习俗中的生态意识
--习题
-9-1 藏医药学概述
--习题
-9-2 藏药学的基础理论及野外认药
--习题
-9-3 “曼巴扎仓”的起源
--习题
-9-4 藏药炮制方法“欧曲佐钦莫”
--习题
-9-5 曼唐
--9-5 曼唐
--习题
-9-6 藏医尿诊
--9-6 藏医尿诊
--习题
-9-7 藏医外治的相关知识
--习题
-9-8 藏医养生与保健
--习题
-10-1 三江源地区生态有价
--习题
-10-2 三江源地区生态系统服务
--习题
-10-3 三江源地区生态资产
--习题
-10-4 三江源地区经济发展
--习题
-10-5 三江源地区人类行为
--习题
-10-6 三江源地区生态保护
--习题