[发明专利]一种考虑冰川动态融化的干旱区冰川融水流量计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑冰川动态融化的干旱区河流冰川融水流量计算方法，涉及水文领域。包括以下步骤：获取流域内的所有冰川的冰川面积；根据冰川体积‑面积比例关系，计算冰川体积；将冰川面积和冰川体积分配到流域的各个子流域内，计算出各个子流域的总冰川覆盖面积和冰川体积；根据流域经纬度和日照时数求得流域内的太阳辐射量；获取流域内和流域周边的气象数据，根据泰森多边形方法，将气象数据插值到子流域，以获得各个子流域上的气象条件；计算融冰当日的冰川表面温度；计算每个子流域上的基于冰面温度和太阳辐射量的冰川融化量，从而实现干旱区冰川融水流量的计算。

技术领域

本发明涉及水文领域，更具体的说是涉及一种考虑冰川动态融化的干旱区冰川融水流量计算方法。

背景技术

冰川是水资源的重要组成部分，也是干旱区最关键的水文要素之一。高山冰川被誉为“固体水库”，储存固态降水，释放冰川融水，对河流有重要的补给调节作用，使河流的年际径流变化比较稳定。在干旱期间，由于降水减少和冰川融化增加，冰川融水对冰川径流的补给比例可高达40％。高山冰川在保护下游人口免受干旱影响方面发挥了极其重要作用。中亚地区高山冰川的夏季融水，足以满足1.36亿人的基本需求(Pritchard,2017)。因此，准确计算山区冰川的融化对当地水资源和水循环意义重大，已经成为当今水循环的研究热点问题。

水文模型是分析水文过程变化和水资源可持续利用规划的重要工具，具有精度高和可靠性强等特点。但是传统的水文模型仅仅考虑降雨产流和积雪融水产流，而一般不包括冰川消融和积累过程，这势必导致山区水文模拟存在偏差，不同水文组分的互补效应明显，异参同效作用显著。

计算冰川融水的算法很多，可以分成两类，一类是基于能量平衡的方法，一类是基于经验统计关系的度日因子方法。基于能量平衡的方法是考虑冰川流动和能量平衡的物理方法，通过求解偏微分方程实现。但是这类方法需要大量的观测数据，包括每条冰川的厚度、冰面温度、冰面风速等，并且计算成本高，在流域尺度的水文模拟中是不适用的。经验统计关系的模型，是基于冰川物质平衡和温度的关系，基于温度指数来计算冰川消融量，一般以度日因子方法为主，即只利用当日的空气温度和冰川面积来计算当日的冰川融化量。这类方法易于实施，在实际中得到了广泛应用。但是，对于干旱区高山冰川来说，太阳辐射直接影响冰川消融速率，若不考虑太阳辐射，将低估无云天气条件下正午的冰川融化量，从而使得估算的冰川融水存在偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种考虑冰川动态融化的干旱区冰川融水流量计算方法，以解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种考虑冰川动态的干旱区冰川融水流量计算方法，包括以下步骤：

获取流域内的所有冰川的冰川面积；

根据冰川体积-面积比例关系，计算冰川体积；

将冰川面积和冰川体积分配到流域的各个子流域内，计算出各个子流域的总冰川覆盖面积和冰川体积；

根据纬度和日照时数求得流域内的太阳辐射量；

获取流域内和流域周边的气象数据，根据泰森多边形方法，将气象数据插值到子流域；

计算融冰当日的冰川表面温度；

计算每个子流域上的基于冰面温度和太阳辐射量的冰川融化量，而且得到干旱区冰川融水流量。

可选的，计算冰川体积的公式如下：

其中V是单条冰川的冰川体积；A是单条冰川的面积。

可选的，太阳辐射量的计算公式如下：