1957-2016年汉江中上游输沙变化过程研究

基于汉江中上游1957-2016年实测降雨、径流和输沙资料,采用Mann-Kendall检验和累积距平法分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法量化输沙变化的驱动因素。研究结果表明：白河站、皇庄站年输沙量均呈显著减少趋势。白河站年输沙量于1984年发生突变,皇庄站年输沙量于1968及1984年发生突变,变化期的年输沙量较基准期分别减少79.66%和92.73%。汉江中上游流域多年平均输沙模数随时间呈减少趋势,随空间总体呈西高东低。人类活动是输沙量减少的主要原因,对输沙变化的贡献高达93.30%,其中植被恢复及水库建设等水利水保措施发挥着重要作用。     

基于洛伦茨曲线的祖厉河输沙量变化分析

运用流域基尼系数模型对祖厉河的输沙资料进行了分析。祖厉河流域的年输沙量呈递减趋势,年内输沙量分配极不均匀的状态有缓慢加剧趋势。人类活动对该流域输沙量年内分配的影响较大,对流域年输沙量变化的影响却不明显。杜绝不合理的人类活动、减少人为增沙,是当务之急。     

北洛河流域水沙变化对降雨和土地利用的响应

研究流域水沙变化对降雨和土地利用变化的响应机理,对流域土地利用规划决策及水土保持措施优化配置具有重要意义。本文以黄土高原北洛河流域为研究对象,采用Pettitt突变检验、双累积曲线等方法,定量分析了流域近60年降雨、径流和输沙的演变规律及土地利用变化特征,探讨了流域降雨和土地利用变化对流域水沙的影响。结果表明:1960—2016年间,北洛河流域降雨随时间变化总体趋势不显著,而径流量和输沙量随时间变化表现为明显的下降趋势,下降幅度分别为31.4%和83.5%,输沙量减少趋势尤为显著;研究时段内,北洛河流域以林地、草地和耕地为景观基质,耕地、草地向林地转化是基本特征;人类活动影响下的土地利用变化是造成径流泥沙量减少的主要原因,其对径流输沙量减少贡献率分别为76.9%和96.6%,降雨变化影响贡献率分别为23.1%和3.4%。研究结果为深刻认识黄河水沙动态变化提供依据,对未来水土保持措施优化配置提供决策支撑。     

大凌河中上游水沙变化特征分析

大凌河流域土壤侵蚀治理一直是该区域控制水土流失的主要工作重点。本文基于朝阳水文站1960—2016年的实测水沙数据,在详细分析气象站汛期逐日降雨量的基础之上,利用累积矩平等和滑动平均法对大凌河流域的水沙变化特征进行分析。研究表明:大凌河输沙量变化在20世纪70年代较为显著,且径流量和输沙量最大,2010—2016年的径流量变化较为显著;流域内水沙变化特征呈现出阶段性特征,且输沙和径流量整体呈下降趋势;生态治理措施实施后,流域内径流量和输沙量明显减少,综合效益显著。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

基于B-G分割算法的河川年输沙量突变分析

引入一种适合非线性和非平稳时间序列突变检测的新方法——Bernaola-Galavan(B-G)分割算法,结合二项系数滤波,对嘉陵江流域年输沙量变化进行分析。在B-G算法的基础上,对嘉陵江北碚站近50年的实测年输沙量资料进行突变年检测,并从流域的泥沙来源、年内分配和年际变化、以及气候变化、水利水保工程对产输沙的影响等方面来探讨输沙量发生突变的物理背景。研究结果表明:1984年和1993年为嘉陵江北碚站年输沙量时间序列的两个突变点,北碚站的年输沙量明显减少,气候变化对流域产输沙的影响是主要的、直接的;20世纪90年代以来修建的一批大中型水库的减沙作用也十分显著;北碚站年输沙量发生突变是气候变化和人类活动共同作用的结果。     

松花江流域河流泥沙及其对人类活动的响应特征

对松花江流域主要水文站输沙量变化的分析表明：51年来,嫩江除1998年发生洪水外其余年份输沙量变化不大,第二松花江输沙量表现为明显的下降趋势,松花江干流输沙量也表现为下降趋势,而松花江整个流域在1979年之前为下降趋势,1979年之后为上升趋势。松花江干流区域和第二松花江为主要的泥沙来源区,分别占整个松花江流域输沙量的72.1%和16.2%。通过对单位降雨侵蚀力输沙量的分析,松花江流域输沙量负荷的变化与流域内重大历史事件、国家政策等人为活动的变化密切相关。＂大跃进＂时期嫩江流域输沙量负荷显著增大,三年自然灾害时期各区段输沙量负荷都出现峰值,＂文革＂时期各区段输沙量负荷起伏变化比较大,改革开放特别是家庭联产承包责任制实施以后,各区段输沙量负荷都呈现显著增长的趋势,90年代自然灾害频发使输沙量负荷持续出现峰值,直至1999年退耕还林后输沙量负荷才有所下降,但此后输沙量负荷又有不同程度的增长趋势。     

近60年来西江流域年输沙量变化特征分析

对西江梧州站年输沙量序列进行统计分析,并采用R/S法和Mann-Kendall法分析其变化特征。结果表明:西江中上游输沙量在近60 a来年际变化大,呈显著下降趋势,且在2000年发生突变,其显著下降趋势与突变主要受流域大型水利枢纽工程的建设拦沙影响;西江中上游年输沙量下降趋势具有持续性。     

近58a来洮河流域水沙演变特征与驱动力分析

采用洮河红旗水文站1956—2013年的水沙资料和流域降水资料,应用累计滤波器法、Mann-Kendall法、双累计曲线法等分析了洮河流域水沙量的时间序列变化特征,定量估算了降水变化和人类活动对年径流量和年输沙量的影响。结果表明:洮河流域年降水量、年径流深和年输沙量的变化倾向率分别为-4.6 mm/10 a、-13.8 mm/10 a、-444万t/10 a,年径流量及年输沙量在1986年左右发生了突变;就平均情况而言,降水和人类活动对径流的影响量分别约占径流减少总量的32.9%、67.1%,对输沙的影响量分别约占输沙减少总量的47.4%、52.6%,不同阶段的人类活动特征明显;随着流域内大规模人类活动的继续,水沙量的递减趋势在未来一定时期内将会持续。     

罕台川流域水沙演变过程及驱动因素分析

为了给黄河流域水土流失有效治理提供理论依据,对黄河内蒙古段罕台川流域进行水沙变化及驱动因素分析,采用置信椭圆相关分析、累积距平、5 a滑动平均及双累积曲线方法分析罕台川流域水沙变化过程及降水与人类活动对水沙变化的贡献率。结果表明:(1)罕台川流域水沙年际变化极为显著,水沙变化总体基本一致,呈波动下降趋势,年输沙量与径流量呈显著相关;(2)计算得出罕台川流域1998—2017年年均减水568万m~3,减少率为43.73%,其中降水对径流减少过程发挥36.09%的抑制作用,人类活动对径流减少过程发挥136.09%的促进作用。1998—2017年年均减沙222万t,减少率为80.73%,其中降水对输沙减少过程发挥6.30%的抑制作用,人类活动对输沙减少过程发挥106.30%的促进作用。水土流失综合治理等人类活动是引起流域径流量、输沙量减少的主要驱动因素,说明罕台川流域自20世纪90年代以来水土流失综合治理取得显著成效。     

蒙江流域近60 年水沙演变特征研究

基于1960-2020 年蒙江流域日降水资料、蒙江控制站太平站径流和输沙资料分析蒙江流域降水量、径流量和输沙量的演变特征及原因;运用线性趋势回归检验法分析其趋势成分;采用Mann-Whitney-Pettitt 突变点分析法对其进行突变分析;采用Morlet 小波分析法分析其周期成分。结果表明：除夏季降水量、径流量、输沙量和冬季降水量呈不明显的减少趋势外,其余序列呈不明显的增加趋势;年降水量、年径流量和年输沙量呈不明显的增加趋势,没有发生显著突变;年降水量序列存在4 年、7 年、20 年、45 年左右的周期;年径流量序列存在3 年、7 年、19 年、50 年左右的周期;年输沙量序列存在4 年、6 年、11 年、16 年、46 年左右的周期;人类活动是引起蒙江流域年输沙量减少的主导因素。     

1952- 2014 年饶河流域水沙变化特征及影响因素

利用饶河流域 1952- 2014 年 3 个水文站的实测流量、输沙量资料, 分析了饶河流域年径流量、年输沙量的变化 特征。结果表明: ( 1) 饶河流域从径流和输沙地区组成来看, 昌江、乐安河、信江东大河占比在 20% ~ 35% 之间, 输沙量 和径流量成正比; ( 2) 饶河流域径流量年际变化较大, 20 世纪 90 年代水量异常偏多( + 20%) , 径流、输沙序列存在 20 年的周期, 但未来径流量表现为明显的随机性; ( 3) 输沙量在 1998 年后显著减少, 导致水沙双累积曲线发生转折, 未来 输沙量可能继续减少; ( 4) 2000 年后径流量偏少( - 10%) 是输沙量减小的原因之一, 1998- 2007 年间建成的大中型水 利工程拦截泥沙, 是饶河 2000 年后输沙量异常偏少的另一个主要因素。由于流域水土流失治理、水利工程建设等, 预 计今后饶河干支流输沙量仍将进一步减少。研究结果可为饶河流域水资源综合利用开发和水生态保护提供参考。     

昕水河流域水沙变化趋势及成因分析

采用累计距平分析和Kendall秩次相关检验分析等方法,对昕水河流域降水量、径流量和输沙量进行了分析研究,对径流系列进行了一致性分析,初步估算了水土保持措施对径流量和输沙量的影响。结果表明:昕水河流域降水量减少趋势不显著,径流量和输沙量减少趋势显著;20世纪60年代后,随着水土保持措施的实施,流域下垫面在人类活动影响下发生显著变化;水土保持措施是径流量和输沙量减少的主要原因,降水变化次之。     

湖南资水水沙变化特征及成因分析

以资水控制站桃江站多年长系列水文数据为基础,运用M-K趋势检验和双累积曲线法分析资水水沙变化特性及其成因。变化特征分析结果表明:1956～2016年桃江站年径流量无显著变化; 1月与7月径流量呈明显增加,突变发生时间为1965年; 5月径流量有所减少,突变时间为1959年;年输沙量总体呈明显下降趋势,突变发生时间为1999年。变化成因分析表明,资水月径流量的变化主要受人为活动尤其是柘溪水库建设影响,输沙量主要受流域内水利工程和水土保持工程建设的影响。     

窟野河流域径流输沙特性简析

2000年以来,窟野河流域内径流输沙特性发生了明显的变化,呈现出"雨多、水少、沙少"的趋势,采用神木、温家川两站60年实测系列资料,对窟野河流域年降雨、径流、输沙及年降雨与径流、泥沙相关关系变化进行分析。分析得出:2000年前后,窟野河流域径流输沙特性发生了显著变化,同样量级降雨径流量、输沙量显著减少,2000年以后年径流量均值为长系列均值的40%左右,2000年以后年输沙量均值长系列均值的6%~8%左右,年降雨径流、输沙关系发生了明显变化。窟野河流域出现"雨多、水少、沙少"现象主要原因有地面植被增加、蓄水工程和水土保持工对的兴建、煤矿开采、河道采砂取土。     

基于大凌河流域泥沙变化的影响研究

流域水土保持规划的重要理论依据是对水土流失治理水沙效应的研究,文章根据大凌河流域来水来沙特点和径流、降水等数据资料,对降水、输沙特征及其变化规律运用距平累计法与Mann-Kendall秩相关法进行分析,然后对不同时段的输沙衰减量及其所占比重运用降水-输沙双累计曲线和时间序列对比分析法进行定量的计算。研究表明:在多年平均变化中大凌河流域输沙量表现出明显的下降趋势;水土流失治理和降水量变化是引起河流泥沙衰减的主要因素,不同时段的水土保持措施所造成的影响程度存在一定差异;每年的7、8月份为水土保持措施影响大凌河流域输沙量最为显著的时段。文中研究成果可为大凌河流域水土保持规划以及水土流失治理提供一定的科学依据和数据支撑。     

大凌河流域水土保持措施对河流泥沙变化的影响

文章在详细分析了Mann-Kendall秩序相关法和距平累计法基本原理的基础之上,研究了水土保持措施对大凌河流域的降雨、径流和输沙特性的影响变化情况,然后对不同影响因素作用下的输沙变化量进行了定量的分析和权重计算。结果表明:大凌河流域多年来的平均输沙量表现出显著的降低趋势,人类活动和降雨是引起河流输沙减少的主要因素;在不同的时间序列下水土保持措施引起的大凌河流域输沙变化量存在较大差异,且1980年之后的水土保持措施是引起输沙衰减的关键性因素,水土保持措施对大凌河流域的输沙影响较为显著的时间段在每年的8、9月份。文章的研究成果可为大凌河流域采取科学有效的水土流失治理措施和建立相关的水土治理制度提供一定的科学依据和数据支撑。     

湟水水沙情势变化定量归因研究

水沙情势变化定量归因是水文学和流域地貌学的重要理论问题。以青藏高原向黄土高原过渡带的湟水为研究区,采用滑动t检验法、双累计曲线法系统分析了湟水干流径流泥沙的变化特征,量化评价气候变化和人类活动对湟水水沙变化的贡献率。结果表明:1956—2016年湟水干流上游石崖庄站径流量呈增大趋势,中下游站点径流量均呈减小趋势,各控制站输沙量年际变化呈显著减小趋势;径流量和输沙量表现出很强的年代际变化规律;各站径流量均在1980年、2004年左右发生突变,输沙量在1980年、2000年左右发生突变;不同时期,气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率不同;径流量和输沙量减少的主导因素是人类活动。     

长江上游输沙量阶段性变化和原因分析

通过对长江上游干流和主要支流年输沙量变化特征、降雨条件、20世纪90年代土地利用和水库拦沙变化过程的对比分析研究,揭示出三峡水库蓄水运用前长江上游年输沙量存在1~2个突变点,具有显著的阶段性变化现象。其中嘉陵江流域年输沙量在1985年以后和1994年以后显著减少,水库拦沙是主要原因;岷江流域年输沙量在1967年以后和1994年以后显著减少,降雨变化比水库拦沙的贡献大;乌江和整个上游年输沙量在1985年以后和1992年以后显著减少,也主要与水库拦沙有关。20世纪最后十年间的土地利用变化对上游侵蚀输沙影响不显著。     

延河流域侵蚀产沙对有效降雨量及植被恢复的响应

随着黄土高原植被的恢复,河流输沙量减少,降雨及植被恢复对土壤侵蚀产沙产生了明显的影响。根据延河流域1982-2015年的降雨、植被覆盖度、淤地坝拦沙量和输沙数据资料,采用距平累积等方法划分输沙阶段,分析不同时期植被覆盖度和有效降雨量条件下的产沙系数。结果表明:延河流域输沙量呈减少趋势,且以1996年和2005年为输沙量突变点;各阶段生长季植被覆盖度上升趋势明显,但增长幅度不同,与1982-1995年相比,1996-2004和2005-2015年两个阶段植被覆盖度平均增长幅度分别为9.11%、49.92%;第三阶段较第一阶段流域产沙系数减小79.59%,植被恢复的减沙效益突出。