本發(fā)明涉及水文預(yù)報，尤其適用于高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，被稱為“亞洲水塔”的青藏高原地區(qū)出現(xiàn)冰川退縮、凍土消融、“水塔”功能不穩(wěn)定性加大等現(xiàn)象，同時氣象災(zāi)害及衍生災(zāi)害增多，由此產(chǎn)生了一系列水資源和生態(tài)環(huán)境問題，給當(dāng)?shù)氐乃Y源綜合利用與環(huán)境保護提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2、以青藏高原為代表的高寒凍土區(qū)由于特殊的地理位置和自然條件，具有高寒凍土區(qū)季節(jié)性凍土與多年凍土并存、河道水源構(gòu)成多樣、水源的空間組合特征復(fù)雜，尤其在大尺度水循環(huán)中以降水為紐帶的雨季，河道徑流的水源組成呈現(xiàn)出高度的時空差異性等特征。因此，高寒凍土區(qū)面臨著徑流水源組成和水源匯流路徑不清、無法科學(xué)指導(dǎo)當(dāng)?shù)厮Y源綜合利用與環(huán)境保護這一理論與現(xiàn)實問題。

3、就目前的研究現(xiàn)狀而言，國內(nèi)外的研究學(xué)者在穩(wěn)定同位素示蹤、高寒流域水源解析等方面取得了較大進展，但針對高寒區(qū)徑流水源識別仍較為困難。

4、這是由于高寒凍土區(qū)地理位置特殊，地形復(fù)雜，各種水文調(diào)查難以開展，各類數(shù)據(jù)資料的獲取難度較大，導(dǎo)致傳統(tǒng)的水文方法較難適用。同時，對于高寒流域，流域的下墊面異質(zhì)性較大，具有復(fù)雜的氣候和地形條件，各類水源穩(wěn)定同位素不確定性增大，導(dǎo)致河道徑流分割結(jié)果存在較大的不確定性。目前，在多年凍土和季節(jié)凍土廣泛分布的高寒流域，大多數(shù)水文過程研究僅停留在經(jīng)驗關(guān)系層面，子流域內(nèi)部仍為結(jié)構(gòu)不清的“黑箱”。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，用于解決高寒凍土區(qū)徑流水源識別問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

3、本發(fā)明所述的高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，包括以下步驟：

4、s1，解析雨季徑流水源組成；

5、通過環(huán)境示蹤劑及融雪水、地下水、降水和河水的水化學(xué)特征，定性確定流域徑流河水的補給來源；

6、s2，分割雨季徑流水源組成；

7、運用改進后的貝葉斯混合模型，輸出流域徑流河水的水源后驗分布圖及統(tǒng)計信息，定量解析流域徑流河水的水源組成；

8、s3，解析徑流水源匯流路徑；

9、通過流域徑流河水反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的演變特征、響應(yīng)特征以及流域內(nèi)土壤凍融過程，識別降水、融雪水進入流域徑流河水的路徑。

10、進一步地，?s1步具體為：

11、s1.1，采樣分析流域內(nèi)融雪水、地下水、降水中穩(wěn)定同位素的空間特征，識別流域徑流河水內(nèi)補給水源及水循環(huán)方式；

12、s1.2，采樣分析流域徑流河水、融雪水、地下水、降水中δ2h和δ18o值在時間尺度上的變化特征，識別雨季不同時期流域徑流河水的補給水源；

13、s1.3，采樣分析降水、雪融水、地下水和河水基本理化參數(shù)、水化學(xué)組成及影響因素，識別河水水化學(xué)離子與降水的響應(yīng)關(guān)系，通過三端元混合模型，定性解析流域雨季不同時期徑流補給來源。

14、進一步地，?s2步中所述改進后的貝葉斯混合模型為mixsiar；所述改進后的貝葉斯混合模型輸入?yún)?shù)為雪融水、地下水和降水中環(huán)境示蹤劑濃度值、均值和方差；輸出的所述統(tǒng)計信息包括中位數(shù)、均值、方差。

15、進一步地，s3步具體為，根據(jù)反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的演變特征，河水中反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑含量降低，徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主；河水中反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑含量升高，徑流水源匯流以地下水匯入為主。

16、進一步地，s3步具體為，利用三端元混合模型分析流域徑流河水反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的響應(yīng)特征，若水源端元表現(xiàn)為遠離地下水點的趨勢，表明徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主。

17、進一步地，s3步具體為，根據(jù)雨季徑流水源定量解析結(jié)果、反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的響應(yīng)特征、流域內(nèi)土壤凍融過程，若反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑濃度呈降低趨勢，則徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主。

18、進一步地，所述反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑包括dic、溶解si。

19、本發(fā)明的優(yōu)點在于結(jié)合流域地表水、地下水等水體樣品采集及環(huán)境示蹤劑（包括穩(wěn)定同位素和水化學(xué)）解析高寒區(qū)雨季徑流水源組成；基于貝葉斯混合模型開展流域雨季徑流分割；利用反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑（包括溶解si、溶解無機碳dic等）解析徑流水源匯流路徑，豐富了在空間異質(zhì)性明顯、水文研究實施難度較大的高寒凍土流域開展水源解析的手段，為青藏高原區(qū)域水資源開發(fā)與保護、西藏自治區(qū)及下游地區(qū)需水政策制定和水資源合理配置提供可靠支撐。

技術(shù)特征：

1.一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：?s1步具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：?s2步中所述改進后的貝葉斯混合模型為mixsiar；所述改進后的貝葉斯混合模型輸入?yún)?shù)為雪融水、地下水和降水中環(huán)境示蹤劑濃度值、均值和方差；輸出的所述統(tǒng)計信息包括流域徑流河水中各水源貢獻率的中位數(shù)、均值、方差。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：s3步具體為，根據(jù)反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的演變特征，河水中反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑含量降低，徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主；河水中反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑含量升高，徑流水源匯流以地下水匯入為主。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：s3步具體為，利用三端元混合模型分析流域徑流河水反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的響應(yīng)特征，若水源端元表現(xiàn)為遠離地下水點的趨勢，表明徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：s3步具體為，根據(jù)雨季徑流水源定量解析結(jié)果、反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑的響應(yīng)特征、流域內(nèi)土壤凍融過程，若反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑濃度呈降低趨勢，則徑流水源匯流以地表徑流直接排入為主。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高寒凍土區(qū)雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，其特征在于：所述反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑包括dic、溶解si。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雨季徑流水源組成及匯流路徑識別方法，結(jié)合流域地表水、地下水等水體樣品采集及環(huán)境示蹤劑（包括穩(wěn)定同位素和水化學(xué)）解析高寒區(qū)雨季徑流水源組成；基于貝葉斯混合模型開展流域雨季徑流分割；利用反應(yīng)溶質(zhì)示蹤劑（包括溶解Si、溶解無機碳DIC等）解析徑流水源匯流路徑，豐富了在空間異質(zhì)性明顯、水文研究實施難度較大的高寒凍土流域開展水源解析的手段，為青藏高原區(qū)域水資源開發(fā)與保護、西藏自治區(qū)及下游地區(qū)需水政策制定和水資源合理配置提供可靠支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：陳希,景來紅,郜學(xué)軍,尚磊,崔海磊,吳春華,嚴(yán)登明,賈海濤,譚培影,葛孟琰
受保護的技術(shù)使用者：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2