黄河中游区间干支流径流变化特征与归因分析

为探究黄河中游径流时空变化特征及其驱动因素,本文采用Spearman秩相关系数、水文情势突变指标及双累积曲线法对中游头道拐-花园口区间干流4个水文站及11条典型支流1957—2018年实测降雨、径流数据进行统计分析。结果表明：黄河中游干流站年径流量呈显著减少趋势（显著性水平0.001）,各站年径流发生两次突变,且都出现在1969年与1987年前后;区间11条支流多年径流深自1970s后显著减少,头道拐–龙门区间径流占整个中游区间径流的比例由2000年前的31%减至之后的23.5%,龙门断面以下区间占比则明显上升;人类活动对头道拐–龙门与龙门–潼关区间多年平均径流变化贡献率分别为62.68%和79.85%,坝库工程、引水灌溉及梯田林草等水利水保工程措施是黄河中游径流锐减的主要驱动力。     

区域土壤侵蚀模型PESERA介绍及其应用现状

土壤侵蚀模型已被广泛用于认知土壤侵蚀因素、土壤侵蚀过程及其交互作用,并且成为土壤侵蚀学科研究的重点之一。多数现有土壤侵蚀模型是基于次暴雨的坡面、小流域侵蚀产沙模型,能够适用于区域尺度、长时段的土壤侵蚀模型仍较为缺乏。在我国,土壤侵蚀严重且时空分异显著,对区域尺度、长时段土壤侵蚀模型的需求尤为紧迫。PESERA模型是一个新开发的具有物理基础、大尺度、长时段、分布式土壤侵蚀模型,能够有效弥补当前土壤侵蚀模型的尺度不足,为土壤侵蚀防治和生态恢复提供科学依据。该模型充分考虑水文,土壤侵蚀与植被生长过程及其交互,具有良好的物理基础,并且已在欧洲地区进行广泛应用和验证。系统介绍了PESERA模型的原理、输入参数与输出结果及其应用、验证和改进,以期为该模型未来在国内土壤侵蚀研究中的应用提供参考。     

黄土高塬沟壑区水土保持对小流域地表径流的影响

水土保持对径流的作用是水土流失治理中一个亟待回答的实际问题．本文用小流域平行对比观测法，分析了黄土高塬沟壑区水土保持对小流域地表径流的数量及其时间分布特征的影响，表明在黄土高塬沟壑区，水土保持能使小流域产洪次数减少、地表径流模数和径流系数减小；使小流域地表径流模数的年际变率增大；在洪水产流过程中，水土保持使流域产流起始时间滞后，径流持续时间缩短，瞬时流量及洪峰流量降低以至消失     

黄河中游泥沙输移特性及机理研究

基于黄河中游干流4个水文站及8条主要支流1957-2018年实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall检验、有序聚类分析法研究黄河中游区间输沙时空变化特性,结合双累积曲线法量化输沙变化驱动因素。研究结果表明:黄河中游干流各水文站年输沙量均呈显著减少趋势,各站减幅自上游至下游沿程不断增大。区间8条典型支流多年输沙模数自1970s后均呈减少趋势,头道拐-龙门区间对中游区间输沙占比下降明显,区域水土保持治理效益显著。研究显示人类活动是黄河中游输沙锐减的主要驱动因素,对头道拐-龙门区间平均输沙变化贡献率为85.84%,对龙门-潼关区间输沙变化贡献为88.68%,淤地坝、梯田和水库等水利水保工程措施是输沙锐减的主要原因。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

黄河河龙区间年输沙量对水土保持的响应机理研究

采用多元逐步回归分析方法,分析研究1954-2013年河龙区间年输沙量对水土保持的响应机理。结果表明,不同时段计算得出的年输沙量响应回归方程相关系数均达到α为0.001的高显著性水平,随水土保持治理度的提高,河龙区间年输沙量对水土保持治理度的响应敏感性增加,显著程度提高;水土保持治理对减少高降雨产沙的效果明显;随着水土保持治理度的提高,河龙区间年输沙量对相同降雨条件响应的敏感程度减弱。     

黄土丘陵区产流输沙量对地貌因子的响应

地貌因素与径流泥沙关系分析是建立流域生态水文模型的一项基础工作。本文选取受人类活动影响相对较小的1959～1969年间的黄土丘陵区水文泥沙资料，分析了黄河中游黄土丘陵区的20余条支流的年均径流量、流域年均输沙量及年均径流系数与集水区面积、河道平均坡降、流域高差和流域干流长等地貌参数的关系。结果表明，在研究区内，地貌参数与流域径流量和输沙量之间表现出类似的变化趋势，即年均输沙量和径流量与集水区面积或河道干流长呈较显著的正相关关系，与河道平均坡降呈幂函数减少关系，而与流域高差未表现出某种趋势性变化特征。年均径流系数与地貌参数之间亦没有表现出明显的趋势性变化关系。     

黄河河口镇至龙门区间来水来沙变化及其对水利水保措施的响应

采用现代统计学中的变点分析法、历时曲线法和双累积曲线法对黄河中游河口镇到龙门区间1952-2000年降水、径流和泥沙量进行了综合分析。结果表明:黄河河龙区间多年平均降水量为434.5mm,径流量53.3×108m3,输沙量7.2×108t。上世纪50年代以来,区间面平均降雨量并未发生显著的趋势性变化,而径流和输沙量均发生了显著性趋势性减少,但在这种趋势性减少过程中,上世纪90年代则表现出微弱增加。与前期相比,在消除降雨量影响后,区间径流量降低幅度一般在20%-30%,而输沙量在低频率部分(相当于汛期)减小幅度达40%,高频部分(相当于非汛期)有所增加。根据建立的区间面平均降雨量与径流量及输沙量关系分析,黄河河龙区间因人类活动的直接作用使区间径流量年均减少18.8×108m3,输沙量年均减少3.7×108t。与前期相比,区域水土保持措施是区间径流和泥沙减少的主要驱动力。     

基于含沙量分段的人类活动对延河水沙变化的影响分析

采用延河甘谷驿水文站控制区1965-2002年降水量、径流量和输沙量资料,分析了人类活动对河流水沙变化的影响。与以往以年代为基准期的分段方法不同,本研究根据河流含沙量距平累计值变化特征,把延河水沙变化过程划分为5个时段,并以含沙量持续较高的时段Ⅰ(1965-1971年)为基期,分析了各时段径流量和输沙量的变化特征。以基期单位降水产沙量和产流量为参数,计算了各时段全年和汛期的计算输沙量和径流量。通过比较计算和实测的输沙量和径流量,分析了各时段人类活动对全年和汛期输沙量和径流量的影响。研究表明,根据含沙量距平累计值划分时段可以更好反映河流水沙变化特征:治理期人类活动平均减少年和汛期输沙量分别约50.3%和40.0%;而减少年和汛期径流量的幅度分别约为19.8%和34.2%。人类活动在时段Ⅱ(1971-1976年)和时段Ⅴ(1997-2001年)对水沙的影响较大,而在时段Ⅳ(1987-1996年)影响较小,且表现复杂。