尼洋河流域径流组成地球化学指示性因子示踪实验研究

Runoff components research is an essential issue in applied hydrology. How to identify the indicative factors which could be used to analysis the runoff component efficiently and how to consider the tempo-spatial variance in hydrograph separation model are the key points. The dataset from the concentration monitoring project in Yarlung Tsangpo River basin will be used including underlying surface elements, water source geochemical elements and so on, and also the series of the field observation and water sampling will be implemented in the Niyang River basin. Based on the analysis results of broad-spectrum factors, geochemical indicative factors can be identified, and the sensitivity and the applicability of the factors could be estimated. Runoff hydrograph separation model could be developed for experimental and unit watersheds. Meanwhile, natural and artificial tracer methods are adopted to reveal the water transmit time and water transport mechanism. Finally, field observation could be given and the runoff components analysis method in the area will be proposed with the experimental study. After all, this project will enhance the research on runoff and its changes in southwest river-source area, and will provide theoretical basis for the studies on the climate change impacts to runoff and the rational and adaptive runoff utilization.

径流组分研究是应用水文学中一个基本问题，辨识何种指示性因子可有效用于径流组分解析和如何在径流解析方法中考虑径流组分时空变化规律是重点与难点。本项目依托重大计划集中监测项目的水源要素、下垫面要素等监测成果，同时开展尼洋河流域径流组成（补给源）多尺度实验，通过监测和采样进行广谱因子分析，辨识径流组分地球化学指示性因子（组），研究其用于径流解析的敏感性和适用性，构建高原寒区实验流域和单元集水区径流组成解析模型，以天然和人工示踪方法研究不同径流组成的运移时间以及运移过程机理，探求考虑时空变化规律的径流组成解析方法。本项目通过嵌套流域上的径流解析实验研究，为雅鲁藏布江流域径流解析提供数据和方法，为西南河流源区径流及其变化研究提供支撑。

本项目选择尼洋河流域上游的古觉村为典型流域，围绕高原寒区径流水源组成解析主题，开展了流域水文过程规律、流域冰川雪盖变化、地球化学要素时空变化规律、氢氧同位素时空规律、正向解析和水源解析等5方面具体研究工作。（1）为了掌握流域水文过程规律，为径流解析提供机理和数据支撑，项目在流域总出口和4个小流域出口控制断面建立了5个自计水位站，收集了2018年以来的逐5min水位过程并通过北斗卫星回传；通过实地测量，利用三维激光扫描和RTK等技术获得了测流断面附近的详细地形地貌信息，进而分析了河道动力学参数，建立了水动力学模型，建立了断面径流量计算方法。（2）收集了60年以来影像数据、近期土地利用和2016-2019年影像月系列，结合水位观测和冰川考察采样，得到了流域冰川变化趋势，流域冻融时间，冰雪面积变化定量数据，为建立模型提供了必要基础数据。（3）基于采样分析研究了流域地球化学元素的空间分布特征以及地化离子和氢氧同位素的时间分布特征，分析其作为径流解析端元的适用性，并为解析模型提供定量分析的规律和数据基础。2016-2019年开展7次集中采样，包括流域面上的降雨、降雪、地表水、泉水、冰川冰、土壤和植物茎等样品400余组；从2017年以后逐月采集6个控制断面水样；采集部分降雨事件雨水样，分析了样品的10类地球化学元素和氢氧同位素。基于样品数据，研究完成各要素空间分布图和时间变化过程，为流域径流解析提供分布式水源信息指示因子。（4）研究提出了区域局地降水同位素特征线，弄清了流域降水、径流、土壤水和植物水体同位素特征和时间变化规律，综合地化元素和同位素信息确定了地下水和冰川端元的指标信息。（5）综合水源解析指标研究成果和监测数据建立了逆向解析方法和水源组成估计结果。