發(fā)布時間：2017-12-12 06:13

  本文關(guān)鍵詞：黃河中游徑流及輸沙格局變化與影響因素研究

  更多相關(guān)文章： 黃河中游 水沙關(guān)系 時空變化 貢獻(xiàn)率 水土保持

【摘要】：黃河是世界上著名的多沙河流,泥沙沉積、河床抬升是黃河下游致災(zāi)的根本原因。自20世紀(jì)80年代以來,黃河水沙急劇減少,水沙關(guān)系發(fā)生顯著變化,得到人們密切關(guān)注。本研究基于水文控制站和氣象站近60年的觀測資料,采用統(tǒng)計學(xué)和水文學(xué)方法分析黃河中游干流區(qū)段和子流域水沙的時空演變特征,揭示中游干、支流徑流及輸沙變化的關(guān)系及其對氣候變化和人類活動的響應(yīng)。研究黃河水沙變化規(guī)律及其驅(qū)動因素是科學(xué)調(diào)控黃河水沙的基礎(chǔ),對維護(hù)黃河健康、實(shí)現(xiàn)黃河的長治久安具有重要意義。具體研究結(jié)果如下:(1)選用徑流和輸沙指數(shù)分析了黃河中游干流6個站點(diǎn)和子流域50個站點(diǎn)三個時期(1957-1979年,1980-1999年和2000-2012年)的水沙時空演變特征,結(jié)果表明:大部分子流域的徑流指數(shù)和輸沙模數(shù)均呈顯著下降趨勢(P0.05)。徑流指數(shù)的空間差異顯著,減少最顯著區(qū)域在頭道拐~府谷和潼關(guān)~花園口之間(P0.01)。徑流指數(shù)的空間分布反映了黃河中游的降雨分配呈南多北少的特征。輸沙模數(shù)減少最顯著區(qū)域在黃河中游北部;代際間輸沙模數(shù)顯著(P0.05)減少的區(qū)域主要分布在頭道拐~潼關(guān)站之間,其中2000-2012年輸沙模數(shù)較1957-1979年下降幅度達(dá)到80%以上。基于水量和沙量的收支平衡方法,分析發(fā)現(xiàn):從支流匯入來看,龍門~潼關(guān)段的支流貢獻(xiàn)水量最多。泥沙主要來自于頭道拐~潼關(guān)站之間,2個干流區(qū)間(龍門~潼關(guān)和潼關(guān)~花園口)屬于泥沙的淤積區(qū)域。整個研究時段內(nèi),龍門~潼關(guān)段支流貢獻(xiàn)的沙量也最多,支流輸沙減少最為顯著的區(qū)域在頭道拐~吳堡段。(2)采用Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)法和線性回歸,以及有序聚類法對河龍區(qū)間21個(干流4個和支流17個)水文控制站1962-2009年輸沙量進(jìn)行趨勢檢驗(yàn)和突變分析。結(jié)果表明:干流和支流水文站的多年平均輸沙量均呈顯著下降趨勢。大多數(shù)干流和支流的突變年份主要集中在20世紀(jì)70年代后期,人類活動是導(dǎo)致輸沙量趨勢性減少和突變的主要驅(qū)動力。3個干流區(qū)段中,輸沙量貢獻(xiàn)最多的是吳堡~龍門段,而輸沙模數(shù)最高的是府谷~吳堡段;河龍區(qū)間支流輸沙主要來自皇甫川、窟野河、無定河、清澗河和延河。17條支流貢獻(xiàn)的多年平均輸沙量占河龍區(qū)間多年平均輸沙量的70.6%。(3)分析河龍區(qū)間不同地貌類型的典型支流——皇甫川和延河的水沙演變特征。線性趨勢檢驗(yàn)結(jié)果表明,河龍區(qū)間皇甫川和延河兩個流域1954-2010年徑流量和輸沙量均呈減少趨勢(P0.05)。采用累積距平法檢測出兩條支流的水沙均呈豐、平、枯階段性變化特征,皇甫川的豐水期在1954-1979年,平水期在1980-1996年;而延河的豐水期在1954-1971年,平水期在1972-1996年;兩條河流的枯水期均在1997-2010年。兩流域植被覆蓋度在“退耕還林草”工程(1999年)實(shí)施后發(fā)生明顯變化,皇甫川和延河流域的NDVI指數(shù)在2000-2012年間的增長速率均較1981-1999年高。(4)探究了皇甫川和延河流域長時間序列次洪過程水沙關(guān)系。在年際尺度上,多年平均徑流深(h)和輸沙模數(shù)(SSY)的變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,決定系數(shù)(R2)值高于0.8(P0.05)。在洪水事件尺度上,水沙關(guān)系也呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系,且泥沙輸移過程與流域面積大小關(guān)系不大。洪水事件的量級和頻率隨年代呈明顯下降趨勢。采用滯回曲線(SSC Q hysterisis loops)對兩條河流的單一洪水事件過程分析得出,4種類型的滯回曲線在兩個流域里都會出現(xiàn),在皇甫川流域,逆時針滯回出現(xiàn)的次數(shù)最多,而在延河流域復(fù)合式滯回出現(xiàn)的最多,表明黃河中游泥沙輸移的復(fù)雜性和非均質(zhì)性。(5)系統(tǒng)研究了黃河中游水沙變化的驅(qū)動因素,結(jié)果表明:(1)黃河中游地區(qū)在近60年為暖干時期。多年平均降雨量呈下降趨勢,平均下降速率為 1.28mm/a;氣溫每十年增加約0.3°C,在一定程度上增加潛在蒸發(fā)量,減少徑流量。(2)強(qiáng)烈的人類活動是導(dǎo)致黃河中游徑流量和輸沙量顯著下降的主要因素。大規(guī)模的水土保持措施導(dǎo)致頭道拐~潼關(guān)站之間的徑流量和產(chǎn)沙量急劇減少。2000-2012年,黃河中游各流域的NDVI指數(shù)均有不同程度上升。工程措施的實(shí)施,尤其是淤地壩的建設(shè)引起黃河中游徑流量減少,并且其攔蓄作用使流域內(nèi)的洪水次數(shù)和量級有所下降。(3)干、支流上的大、中型水庫的聯(lián)合運(yùn)行導(dǎo)致近些年黃河水沙顯著減少。中游水庫攔蓄水量占河道輸出水量的70%,而水庫攔蓄泥沙量占中游河道泥沙輸出量的40%。(4)工農(nóng)業(yè)取、水耗水是中游區(qū)間來水量銳減的因素之一。黃河中游1998-2012年多年取、耗水量均呈上升趨勢,耗水量占中游來水量的69%。(6)采用雙累積曲線法對黃河中游降水和人類活動的減水減沙貢獻(xiàn)率進(jìn)行區(qū)分,在中游水沙突變年份之后,人類活動和降水對中游區(qū)域徑流量減少的貢獻(xiàn)率分別為82%和18%;對輸沙量減少的貢獻(xiàn)分別為92%和8%,進(jìn)一步證實(shí),在黃河中游人類活動對水沙減少的影響大于降雨,尤其是對輸沙的影響更為明顯。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P333
，

本文編號：1281455