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工程18(2022)207研究水利工程-文章新安江张克a,b,c,李云平a,b,于忠波a,b,c,杨涛a,b,c,徐俊增a,赵丽君a,倪锦d,王刘彤,高云a,胡玉忠,林作定河海大学水文水资源与水利工程国家重点实验室,南京210098b河海大学长江保护与发展研究院,南京210098c河海大学水文水资源学院,南京,210098d太湖流域管理局水文局(信息中心),上海200434e安徽省水文局,合肥230022f中国水利部水文司,北京100053阿提奇莱因福奥文章历史记录:收到2021年2021年7月29日修订2021年8月6日接受2021年12月22日在线提供保留字:水循环产流水文过程水文尺度土壤湿度地下水林冠截留A B S T R A C T介绍了2017年在中国东部实施的新安江嵌套试验流域(XAJ-NEW)的背景、科学目标、试验设计和初步成果XAJ-NEW的科学目标是建立一个综合的、多尺度的、嵌套式的水文气象监测与实验项目,加强对水循环的观测,揭示水文过程的时空尺度效应,揭示典型湿润丘陵区的产流与分配经过两年的运行,初步结果表明,在关键的水文气象过程和变量,如降水,径流,地下水和土壤湿度的规模依赖性的变化。还确定了林冠截留和地表与地下径流分配的影响。该程序的持续运行可以进一步揭示控制产流和分配的机制,揭示水文过程的时空尺度效应,了解气候变化对水文过程的影响。这些发现为理解多尺度水文过程及其对气象强迫的响应、改进模式参数化方案以及提高天气和气候预报技能提供了新的见解。©2021 THE COUNTORS.Elsevier LTD代表中国工程院出版,高等教育出版社有限公司。这是一篇CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)中找到。1. 介绍水循环是气候系统的重要组成部分,包括大气水分输送、降水、蒸散、入渗、产流和径流浓缩等一系列水文过程。水通过液相、固相和气相的运动是生态系统中最活跃的过程,涉及陆地表面和大气之间水、能量和碳的生物、化学和物理交换[3,4]。因为-*通讯作者。电子邮件地址:zyu@hhu.edu.cn(中)Yu)。在多时空尺度上,气候动态、人类活动和土地利用/土地覆盖变化影响着复杂的水循环过程[3,5-水循环要素的实验和观测是认识各种水文过程的基础。然而,缺乏可靠的数据是定量了解全球水和能源交换的长期挑战[10,11]。近几十年来,人们进行了许多实验来了解地方,区域和全球的水和能量循环,例如20世纪90年代的全球能量和水循环实验[11,12]和2001年启动的协调增强观测期[13]。美国国务院https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.08.0262095-8099/©2021 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页:www.elsevier.com/locate/engK. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207208农业部于1953年建立了著名的核桃谷实验流域,以研究土壤侵蚀和土地退化问题。它逐渐发展成为一个综合性的实验流域,具有多种功能,用于了解典型半干旱地区的水文和生态系统以及供水和水质之间的相互作用[14水文实验在发现水文机制、推进水文学科发展、发展和验证新的和现有的理论和模型方面发挥了关键作用[16,18国内外不同条件下的坡面水文试验研究[22它进一步促进了水文模型的发展,如Hydrologiska Byråns Vattenbal- ansavdelning模型[31,32]、基于地形的水文模型[33]、新安江最近,随着新数据和技术的可用性,在基于地形和基于物理的根区蓄水量[36-38]以及地形和土地覆盖/土地利用[39]估计的基础上,识别和表示径流产生的空间异质性方面取得了重大进展近年来,中国已经开展了几次野外营地活动,在西北半干旱和干旱地区以及青藏高原的区域观测计划,包括2012年启动的黑河流域联合遥感实验研究,以提高中国西北黑河流域水文和生态过程的可观测性[40],2012年建立的青藏高原多尺度土壤水分和冻融监测网络[41],以及青藏高原第三次大气科学实验,以建立陆地表面综合监测系统,边界层、对流层和平流层下部[42]。这些研究为验证模型模拟和评估气候变化影响提供了宝贵的第一手事实。地面和卫星观测表明,气候变化已经加强了水循环,并改变了大区域水的时空分布[9,43由于细尺度和多尺度水文过程的详细信息有限,需要进一步研究一阶水文过程和水文数据是准确了解水循环的基础。水文变量,如降雨量,蒸发量,土壤含水量,地下水位和径流量,通过遥感技术和现场观测获得。虽然遥感技术可以提供水文变量的空间连续原位观测,但它们不能提供时间连续的覆盖范围和捕获精细尺度的关键过程[10,48]。此外,遥感依赖于现场观测进行校准和性能评估[10,48]。然而,遥感和现场观测数据的结合阻碍了缩放[49应对这些挑战需要开发全面的多尺度观测,以实现更准确的量化[52]。潮湿地区,主要位于东部和东南部中国,约占总面积的32%。中国东部地区的地形在空间上差异很大,造成了很大的景观异质性。新安江中国东部湿润带新安江流域水文观测资料新安江流域降雨频繁、强度大、水文过程响应快,极易引发山洪暴发。特大暴雨引发的洪涝灾害是中国东部地区最严重的自然灾害之一[54]。一些研究表明,中国东部地区极端降雨有增加的趋势[55根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)最近发布的2020年了解不同尺度的水文过程及其对气象强迫的响应是预防洪水灾害和减轻其对该地区影响的关键[2,8]。新安江流域的精确观测本文介绍了2017年建立的新安江流域嵌套实验(XAJ-NEW)的背景、科学目标、实验设计和初步成果2. 科学目标XAJ-NEW的科学目标是建立一个综合、多尺度、嵌套的水文气象监测与实验系统,加强对中国东部典型湿润丘陵区水循环的观测,通过多尺度嵌套流域的观测,揭示水文过程的时空尺度效应,揭示产流与分配的控制机制XAJ-NEW观测关键的水文气象变量,包括降雨量、土壤湿度、地下水深度、拦截和径流成分。观测仪器及设施按相关标准建设,并自二零一七年八月起逐步网络观测以空间嵌套的方式提供精细时间尺度和多个空间尺度上的关键水文气象变量和过程,以准确测量水文过程及其空间异质性。由于水文过程受复杂地形和气象条件的影响,水文变量的观测应加强在空间和时间尺度上。例如,雨量站密集分布在典型流域。此外,在XAJ-NEW中,这些变量的观测范围实验观测了关键水文过程和生态学变量,以更好地理解重要的生态水文过程和潜在机制。例如,在XAJ-NEW的观测分别通过雨量站阵和径流分量观测系统量化了林冠截留和径流分配过程。水文学中这些重要过程通常采用经验方法进行模拟。林冠降雨截留仪定量观测了不同雨强和林冠条件下的截留率,并提供了地面实况开发更精确的方程来模拟拦截。 在新安江模型中径流组分观测系统直接测量了不同土层深度下的地表径流和壤中流,进一步提高了我们对径流自然分配的K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207209·过程此外,根区是水和能量转移和分配最活跃的土壤层,在水循环和植被动态之间起着关键作用[61]。在XAJ-NEW中实施的阵列土壤水分测量网络观察从表层土壤到地面以下60厘米的土壤水分地下水监测平台亦已安装于XAJ- NEW,以监测地下水动态及包气带。另外,XAJ-NEW中的通量塔观测不同高度的气象变量,捕获陆地生态系统与大气之间的水汽、CO2和能量交换。这些观测有助于发展准确的生态水文过程,并改进水文和陆面模型。3. 实验区和网络设计3.1. 研究区3.1.1. 屯溪流域XAJ-NEW在整个屯溪流域实施(图1(a))。屯溪流域位于安徽省黄山市境内,是新安江流域的源头(图 1(a)),中国。该地区气候湿润,流域面积2674平方公里[62年平均降雨量约为1800 mm a-1,年平均气温约为17°C。在XAJ-NEW中,屯溪流域被划分为五层嵌套流域(图1)。 1)如下:第五层屯溪流域(图。 1(a))、第四级月坛流域(图图1(a))、三级中和村流域(图1(a))、位于中和村流域内的两个二级流域(二级流域I和二级流域II)(图1(b))和位于二级流域II内的两个一级流域(一级流域I和一级流域II)(图1(b))。1(c)和(d))。该地区植被以常绿阔叶林、常绿针叶树和竹子为主。3.1.2. 二级和一级流域位于黄山市木坑村的两个典型的二级流域是中和村流域的一部分。1(b))。新安江二级流域的平均坡度约为30°。的图1.一、XAJ-NEW的位置和配置:(a)五级嵌套流域的地理位置和测量站的空间分布,(b)两个二级流域的位置及其测量站的分布,(c)二级流域II内的一级流域I的地形,以及(d)二级流域II内的一级流域II的地形DEM:数字高程模型。K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207210该地区土壤以砂质和粘土质为主,土层深度在5-8 m之间这两个流域代表了屯溪水域的地形、地貌、地质和气象表2XAJ-NEW内跨二级流域安装的仪器类型和特点。棚对两个一级小流域进行了大量、密集的水文气象观测,研究了林冠截留、地表径流、壤中流、土壤含水量、仪器主要特点仪器密度(台·km-2)图像蒸散3.2. 网络配置XAJ-NEW的设计是基于建立一个综合的,多尺度的,嵌套的水文气象监测和实验系统的思想。它包括五层嵌套流域,面积从0.003到2674平方公里不等集成雨量土壤站地下水位站每个系统都有一个小费桶式雨量计和四个土壤湿度传感器,用于测量10,30,每个站都有一个水位计,配有数据记录器和太阳能电池板,每5分钟记录一次地下水深度。图20.692(a)25.86Fig. 2(b)(图①的人。屯溪流域是XAJ-NEW的终极出口(图①的人。XAJ-NEW的实施利用了现有的测量系统,包括安徽省水文局实施的水文站和雨量计流量堰它是实施在配备激光水位计,每5分钟自动测量水位。6.90图 2(c)各水文站按中华人民共和国水利部《水文站网设计技术规定》(SL 34-2013)[65]执行各站点的密度和空间分布符合《水文站网设计技术规程》(SL34-2013)[65]的要求。在屯溪流域进行了地面观测,在两个有代表性的二级流域进行了密集测量。屯溪流域的常规水文站主要有三种类型:雨量站、测量降雨、土壤水分和地下水的综合水文站、测量径流和蒸发的水文站(表1)。嵌套水文站网络是测量径流量和探索径流在多个空间尺度上的集中和传播的基本测量系统。在二级流域内(图1(b)),部署了更多的仪器,包括集成的降雨和土壤水分测量系统、地下水位监测平台、流量堰、阵列土壤水分测量网络、降雨测量阵列、径流成分测量系统、蒸发皿、气象站、蒸渗仪和通量塔(表2和图2)。降雨量和地下水站点在屯溪流域和典型集水区的分布基本均匀。还记录了涉及三个空间尺度(屯溪流域和一级和二级流域)的土壤水分。在中和村流域、月坛流域、阵列土壤湿度测量网降雨量测阵列径流元件测量系统蒸发盘在一级流域I和II都有一系列土壤湿度站。一级流域一和二级流域分别有30个和10个四层湿度监测点。将四个传感器插入土壤中,深度为10、30、40和40。每个位置60 cm。每隔一段时间记录数据5分钟它测量不同密度的植物冠层的降雨截留量。它由10个翻斗式雨量计组成,均匀分布在40平方米的区域内.每5分钟记录一次数据。一个测量系统测量一级流域I和II的径流分量。每个测站配备4个水堰和5个激光水位计,测量三个层次的地表径流和汇流,01052.63图 2(d)1.72图 2(e)52.63Fig. 2(f)1.72图 2(g)表1在XAJ-NEW上实施的通用计量站的类型和特征计量站类型主要特点仪器(台·km-2)雨量测量每个站有一个翻斗0.0075站记录降雨量的雨量计,蒸渗两个蒸渗仪测量土壤1.72图第2(i)段5分钟蒸发,土壤热通量,全面每个站有一个翻斗0.0037土壤湿度测量雨量计四个土壤湿度传感器温度、电的站地下水(承压水)电导率和土壤水分水位计测量降雨量,在10的深度处的电势,深层土壤体积含水量20、40、80、120和180 cm。10、30、40和60 cm,以及每隔一段时间记录数据地下水位分别。数据10分钟每5分钟记录一次。通量塔通量塔测量1.72图 2(j)水文站每个站场设一个流量水位计,测量水位,确定相应流量。屯溪站有一个蒸发皿,用来测量蒸发皿蒸发量。0.0011三维风速和风向、水蒸气、二氧化碳、空气(接下页)气象10分钟1个气象站1.72图 2(h)站观察到多个气象要素,包括气温、相对湿度、风速、风向、降水量、总辐射、土壤湿度,土壤温度K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207211.¼纳赫2N2000ð Þ我l¼1J1/1v表2(续)仪器主要特点仪器密度(台·km-2)图像考虑到相对较低的测站密度和地形对观测地下水深度的影响,使用CoKriging插值法估算地下水深度,如下所示[66,67]:温度和光照量子的高度8>Pv PNL 吉日寺1/1.xi;xj-l¼c.xj;x土壤热通量深度为5、10和15 cm。梯度通量观测包括空气温度,:>Pnl吉日1;1 ¼u0;0ð1Þ相对湿度,以及2-三维风速和方向为25、20、15、13和5m。其他测量cuv2019年01月01日 X½Zuxi-Zuxih]½Zvxi-Zvxih]2变量包括四个辐射成分.13米,土壤热通量在10厘米的深度,和土壤水分在10,40和100厘米的深度。和屯溪流域。此外,在典型流域内还观察到几个关键的水文过程。阵列式雨量站在观测林冠截留降雨方面具有重要作用.径流分量测量系统对径流分量进行观测。总之,该仪器可以观测降雨、土壤含水量、地下水位、林冠截留、地表径流和壤中流等水文过程。典型流域内的气象站和通量塔也提供气象、动量、能量通量和CO2通量的观测。XAJ-NEW的观测,特别是在典型流域内,几乎涵盖了所有重要的水文过程和关键的气象变量,提供了坚实的基础,研究水文气象过程,其中i和j是向量的原点和端点数,n是主要变量的数量,l是协变量的数量,u和v分别是主要(地下水深度)和协变量(高程)变量,k是与数据相关的权重,c是变异函数的值,Zx表示变量的大小,Nh是属性对的总数但是它们之间的距离为h。此外,我们应用反距离加权法来获得降水的空间分布。3.3.2. 降雨的空间尺度效应分析乘积矩(PM)方法用于评估空间尺度效应[68,69]。如果一个水文变量在一个空间尺度上可以转换到另一个尺度上的等效分布,它被认为是可扩展的。简单和多尺度方法是两种最常用的方法,用于评估水文变量的尺度效应[70,71]。如果流域i处的水文过程/变量Xi遵循简单标度,则其矩和流域面积满足以下关系:产品编号EXkEXkbk A i 3I j以及控制这些过程的机制,并制定-使用数值方法来精确地模拟这些过程。数据自动存储并通过无线网络传输。通过严格的质量控制软件和人工后处理和质量控制,保证了数据的可靠性。此外,对数据和观测设备进行定期检查和维护。3.3. 数据分析方法3.3.1. 空间插值根据水文变量的特点,采用适当的空间插值方法,从站点观测数据中获取水文变量的空间分布。bkbk4其中E.Xk是Xi的k阶矩,Ai是流域面积,E<$Xk<$是参考流域Xj的k阶矩,bk是拟合斜率,b是比例因子,为常数。如果缩放因子是可变的,则遵循多尺度方法。基于多个空间尺度上的观测降雨数据,我们评估了降雨的尺度效应,并评估了满足简单缩放。3.3.3.对观测到的水循环关键组成部分通过计算土壤含水量在4个深度上的空间相关系数(R图二、在二级流域安装的仪器图像:(a)综合降雨和土壤湿度站,(b)地下水位站,(c)流量堰,(d)阵列土壤湿度测量网络,(e)降雨测量阵列,(f)径流成分测量系统,(g)蒸发皿,(h)气象站,(i)蒸渗仪,以及(j)通量塔LvuvK. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207212vð ðÞÞ ð Þ可变性对于冠层截留,我们分析了阵列雨量站测量的冠层降雨截留率(CRIR)与使用LAI-2000植物冠层分析仪(Li-Cor,Inc.,美国)。最后,我们分析了在第一级流域I观测到的径流组成,并在多个空间尺度上比较了XAJ-NEW的流量过程。4. 初步结果4.1. 降雨空间尺度效应众所周知,降雨量在空间上具有很大的变化性[72]。在屯溪流域(流域面积2674km2)均匀分布的30个雨量站中,图三. 研究了降雨量变异系数的平均值的对数与流域面积的对数的关系,以及拟合斜率bk与k阶矩的关系。选择识别降雨的空间尺度效应。相应地,30个雨量站中,有11个位于月坛流域(流域面积854km2),2个位于中和村流域(流域面积140km2)。采用PM方法研究了降雨的尺度效应。用变异系数(CV首先,lnE Cv和lnA indi之间的线性关系,表明流域面积反映了降雨空间变异的主要特征(图3(a))。二、拟合斜率b k(即,曲线的斜率)是k的线性函数,截距接近于零(图3(b)),表明Cv的比例因子是常数(0.4258)。上述结果表明,屯溪流域降水的Cv值具有简单的尺度变化规律,且随着流域面积的增加而增大,空间异质性增大。4.2. 降雨量和土壤含水量在屯溪流域和典型小流域两个空间尺度上分析了土壤含水量和降雨量。屯溪流域土壤水分的空间平均值与典型流域的土壤水分具有相似的季节变化特征。2018年观测到的5分钟空间平均土壤含水量的季节变化见图11和图12。4(a)和(b)。屯溪流域和典型集水区表层(10cm)土壤水分在3月至9月间表现出较大的变异性和波动性(图4)。区域平均土壤含水量呈明显的垂直梯度,土壤含水量随土层深度增加而增加(图4),说明土柱对土壤含水量具有缓冲作用。为了研究土壤含水量的空间变异性,我们还计算了10、30、40和60 cm深度土壤含水量的站点间空间相关系数(图1和图2)。4(c)和(d))。第一层(10cm)的平均点间相关系数为图四、(a)第五级屯溪流域和(b)第二级流域I和II的四个土壤层的站点平均土壤体积含水量和2018年降雨量的五分钟时间序列,以及(c)第五级流域屯溪和(d)第二级流域I和II的四个土壤深度的站点间相关系数(R)的箱形图K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207213----≥≥屯溪河流域和典型流域的土壤含水量相对较高,分别为0.7758和0.8839,随着土壤深度的增加而降低,最低值出现在60 cm土层(0.4882和0.7231)。4(c)和(d))。因此,土壤水分在地表具有较高的空间相关性,而在地下具有较低的空间相关性。屯溪流域不同深度的平均站点间相关系数在0.4882 ~ 0.7758之间(图4(c)),而典型集水区的站点间相关系数在0.7231以上(图4(d))。这些结果证明了土壤水分的距离相关性.4.3. 地下水埋深对屯溪流域和典型集水区的地下水埋深进行了观测。2018年地下水埋深异常的时间变化见图5。地下水位从4月到6月显著上升,7月后下降(图5(a)和(b))。相对于2018年的年平均值,屯溪流域的地下水深度在1.35米到4.97米之间(图5(a)),而典型的集水区一多低波动,不同之间0.89和2.49 m(图5(b))。屯溪流域海拔变幅大,流域面积大(1523m和2674km2)比的二级典型流域(318)m和0.58km2),造成了较大的空间变异性。此外,降水的时空分布、土壤性 质 和 其 他 地 理 因 素 也 可 能影 响 地 下 水 位 的 变 化 。 我 们 应 用CoKriging插值方法[66]根据站点观测估计地下水深度的空间分布。对于屯溪流域,年平均地下水埋深范围为7.64至0.07米,排水网络附近和下游地区的地下水位较浅(图1)。 5(c))。典型集水区的地下水深度的空间变异性(图5(d))比屯溪流域小得多,因为其面积较小(仅0.58平方公里)。此外,排水口附近的地下水深度而气流则较低(图5(d))。地面标高屯溪河流域和典型流域的径流量分别为96-1619 m和188-506 m。研究表明,地形的变异性和尺度对屯溪流域地下水埋深4.4. 林冠截留使用LAI-2000植物冠层分析仪,于2019年3月16日测量了每个雨桶上的冠层LAI9个雨斗的叶面积指数分别为1.560、1.150、1.210、0.388、0.054、0.000、0.620、0.010和0.301。因此,我们将样品分为三类:LAI0.5、LAI 0.5和所有LAI值。选择林冠上方降雨量作为评价林冠截留功能的参考。利用29次降雨资料分析了CRIR与模拟降雨量和LAI的关系。 CRIR随着LAI的降低而降低(图)。 6)。此外,截留率与累积降雨量之间存在对数关系(图6),与Yu等人的研究结果一致。[73]。随着累积雨量的增加,CRIR迅速下降,并逐渐趋于稳定(图 6)。此外,LAI对CRIR有很大的影响。叶面积指数为0.5的林冠可以截留51 mm降雨量的20%,而叶面积指数为0.5的林冠只能截留9 mm降雨量的20%(图6)。CRIR、累积降雨量和LAI之间的关系可用于估算水文和生态模型中所需的林冠截留量[74,75]。4.5. 径流组分该观测系统可观测到XAJ-NEW井地下0-1,1-2,2-3 m的地表径流和 内 部 径 流. 我 们 选 择 了 一 级 流 域 I 的 一 个 典 型在 这 次 降 雨 事 件(#2018042302)之前,典型的集水区几天没有降雨,图五、2018年(a)第5级屯溪流域的现场(彩色线)和现场平均(黑线)地下水深度异常的5分钟时间序列,(b)二级流域I和II,以及(c)五级屯溪流域和(d)通过CoKriging方法内插的二级流域I和II的2018年年均地下水深度的空间分布;正异常表示深度较浅K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207214·图六、不同郁闭度下林冠截留率与累积降雨量的关系。点水平样本按其相应的LAI类别(即,、LAI 0.5、LAI≥ 0.5和所有LAI值)并取平均值以产生数据点。图7.第一次会议。在典型暴雨事件#2018042302期间,观测到的四个径流分量的五分钟时间序列,即地表径流(Qs),以及一级流域I出口处的一级(0 - 1 m)(Q I1)、二级(1-2 m)(Q I2)和三级(2- 3 m)(Q I3)汇流土壤相对干燥,10 cm土层平均含水量为0.2m3m-3。降雨于2018年4月23日凌晨2点10分开始。在最初的12 h内,雨水渗入土壤以填补土壤水分亏缺,没有产生径流(图7)。随着降雨的持续,径流开始产生,并在15:35左右达到峰值,地表径流深度为0.43 mm/5 min,3级间流深度(2对于这次活动,累积降雨量是126.30 mm,地表径流深度0-1,1-2和2-3 m层的平均厚度分别为16.3 mm(12.9%)、2.24 mm(1.78%)、1.96 mm(1.55%)和8.28mm(6.55%)。0-此外,地表径流在此过程中表现出快速上升和快速下降的特征,而2-3 m土层的壤中流径流4.6. 多尺度放电流量计安装在中和村、月坛和屯溪流域的出口处。 如图 八,三个流量计的水文线显示出陡峭的上升和下降分支,但持续时间不同。屯溪洪水历时最长,为(175.00 ± 73.61)h,其次是月坛(160.33± 62.63)h)和中和村((131.00 ± 36.89)h),说明流域大小和蓄水量对洪水的影响。洪水事件#2019051220和#2019052508在所有三个站都有狭窄、陡峭和单峰的过程线(图8)。然而,对于洪水事件#2019061615,屯溪站的过程线具有双峰过程线,对应于双峰过程线,而月坛和中和村站的过程线具有单峰(图8)。由于屯溪站是整个屯溪流域的出口,贡献面积较大,其复杂的地理特征和降雨的空间变异性会产生较为复杂的过程线。此外,作为月坛流域的一部分,中和村站往往比月坛站更早达到洪峰(图8)。然而,屯溪站的洪峰时间略短于月坛站(图8)。此外,我们使用反距离加权法制作了每次洪水事件的累积降雨量图(图9)。前两个事件(#2019051220和#2019052508)与第三个事件(#2019061615)相比,整个地区的降雨量相对均匀。 时空的不均衡K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207215图8.第八条。2019年汛期中河村三级流域、月坛四级流域和屯溪五级流域出口实测流量的小时时间序列;在此期间有三次洪水事件(#2019051220、#2019052508和#2019061615)见图9。2019年三次洪水事件期间基于观测的累积降雨量的空间分布:(a)事件#2019051220,(b)事件#2019052508和(c)事件#2019061615。降雨量的分布(图8和图9(c))可以解释屯溪的双峰过程线和月坛比屯溪更早出现洪峰。5. 总结在新安江流域成功建成了我国东部湿润区第一个空间嵌套式试验小流域--XAJ-NEW。该系统旨在了解多尺度水循环,该系统是为长期运行而设计的,将来可以提供更多的数据。该综合试验可以量化中国典型湿润丘陵区的关键水文过程,揭示控制水文过程和其他相关过程的潜在机制。XAJ-NEW系统的存在和持续运行,将有助于系统研究环境变化背景下的产汇流机制,促进水文、生态和陆面模式的发展和完善。XAJ-NEW系统的进一步发展应侧重于加强整个根区的土壤水分观测,并在该区域安装额外的通量致谢本研究得到了国家自然科学基金(51879067)、国家重点研究发展 计 划 ( 2016 YFC 0402701 ) 、 中 央 高 校 基 础 研 究 基 金(B200204038)、江苏省自然科学基金(BK 20180022)和江苏省六大人才高峰工程(NY-004)的资助本研究中使用的观察数据可从www.example.com获得http://hydro-lab.hhu.edu.cn。遵守道德操守准则Ke Zhang 、 Yunping Li 、 Zhongbo Yu 、 Tao Yang 、 JunzengXu、Lijun Chao、Jin Ni、Liutong Wang、Yun Gao、Yuzhong Hu和Zuoding Lin声明他们没有利益冲突或财务冲突需要披露。引用[1] Lakshmi V.卫星遥感在未蓄水流域水文预测中的应用。第三届教育与信息系统国际会议论文集:技术与应用; 2005年6月27 -30日;新竹,中国。New York City:IEEE; 2005. p. 85比9[2] YuZ,Lakhtakia MN,Yarnal B,White RA,Miller DA,Frakes B,et al. 结合中尺度气象模式与水文模式系统模拟流域对大气强迫的响应。J Hydrol 1999;218(1-2):72-91.K. Zhang, Y. Li,Z. Yu等人工程18(2022)207216[3] 史军,赵涛,杜军,季栋,熊超,董晓,等。地球水循环观测。太空(Internet) 贝灵汉 : SPIE 新 闻 室 ; 2014 年 11 月 7 日 [ 引 用 2021 年 2 月 18 日 ] 。 可 从 :https://spie.org/news/5659-observing-earths-water-从空间循环?SSO=1。[4] Murari RRV,Ruiz L,Sandhya C,Braun JJ,Mohan Kumar MS。南卡纳塔克邦森 林小 流域水 文过 程研 究 ( 印度) 。In :Venkatesh B ,Purandara BK ,Ramasastri S,editors.森林水文国家森林研讨会,比利时。北京:北京出版社;2007年。p. 1-10。[5] A,A. 气候变化和土地使用影响流域系统的水文过程。J Water Clim Chang2017;8(3):363-74.[6] Beldring S,Engen-Skaugen T,Førland EJ,Roald LA. 基于两种将区域气候模式结果传输到气象站站点的方法,气候变化对挪威水文过程的影响。Tellus Ser ADynMeterol Oceanogr 2008;60(3):439-50。[7] 马新,徐军,罗毅,普拉萨德·阿加瓦尔,李军. 柯街流域水文过程对土地覆被和气候变化的响应。HydrolProcesses 2009;23(8):1179-91.[8] 杨伟 , 王伟 ,王 伟.用耦 合水 文模 型进 行大 陆尺 度水 文模拟 研究 。 J Hydrol2006;331(1-2):110-24.[9] Zhang K,Kimball JS,Nemani RR,Running SW,Hong Y,Gourley JJ,et al.植被绿化和气候变化促进了全球陆地蒸散量的数十年上升。Sci Rep2015;5(1):15956.[10] Trenberth KE , Asrar GR. 水 循 环 研 究 的 挑 战 和 机 遇 : WCRP 的 贡 献 。 SurvGeophys2014;35(3):515-32.[11] Coughlan M,Avissar R.全球能源和水循环实验(GEWEX)大陆规模国际项目(GCIP):概述。JGeophys Res Atmos 1996;101(D3):7139-47.[12] 查欣山GEWEX:全球能源和水循环实验。Eos1992;73(2):9-14.[13] Sorooshian S , Lawford R , Try P , Rossow W , Roads J , Polcher J , et al.Water andEnergy cycles:investigating the links.WMO Bull 2005;54(2):58-64.[14] Nichols MH,Graaft JD,Cameron J,Sombatpanit S,Pieri C,Woodhill J.核桃峡谷实验流域-50年流域监测和研究。出版社:Science Publishers; 2007。[15] 放大图片作者:Nichols MH,Renard K.美国农业部-农业研究所核桃峡谷实验流域的历史。莱斯顿:美国土木工程师协会,2007年。 p. 107比12[16] Renard KG,Nichols MH,Woolhiser DA,Osborn HB.简要介绍美国农业部农业研究服务处核桃谷实验流域。水资源研究2008;44(5):W 05 S 02.[17] 余忠,付新,罗立,陆宏,鞠强,刘东,等。同化原位观测和集合粒子滤波的MODIS地表温度的通用陆面模式一维土壤温度模拟。Water Resour Res 2014;50(8):6950-65.[18] 1999年10月20日,J. 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