北洛河流域水沙特性与变化原因

在整理分析北洛河流域20世纪50年代以来至2012年降雨、径流、泥沙观测资料和水土保持资料的基础上,研究了北洛河流域的水沙特性和水沙变化情况,从定性和定量两个方面剖析了2000年以后水沙变化的原因。结果表明:北洛河流域水流含沙量大,水沙量年际变化大、年内分配不均,水沙异源,泥沙主要产自上游,径流主要产自中下游;2000年以来北洛河来水量大幅减小,来沙量减小更为显著,主要是降雨尤其是下垫面条件改善以及暴雨偏少导致的;与1959—1969年相比,2000—2012年北洛河流域来沙量减小8 554.0万t,其中受人类活动影响的减沙量占63.1%~69.2%,受降雨影响的减沙量占30.8%~36.9%。     

北洛河上游水沙变化及影响因素分析

以北洛河上游刘家河水文站1959—2006年的水文观测数据为依据,应用Mann-Kendall非参数检验法和逐步回归分析法,对刘家河站以上区域的水沙变化及影响因素进行了分析。结果表明:①刘家河以上流域降水量、径流量、输沙量的年内分配不均、年际变化大,1959—2006年均呈下降趋势,且在20世纪80年代初均发生了突变;②降水量是引起1959—1979年水、沙变化的根本原因;③1980—2006年间,径流量主要受降水量的影响,而输沙量受人类活动的影响较大。     

人类活动对北洛河流域水土流失治理的影响

北洛河流域人类活动对河流泥沙影响较为突出的项目有毁林开荒、陡坡开荒、修路、开矿等。根据典型调查情况及有关资料 ,对北洛河流域的水沙基本特性及人类活动对水土流失治理的影响进行了详细的计算和分析。结果表明 :北洛河流域人类活动新增水土流失量随年代有较大的增加 ,1990～ 1996年人类活动年均增沙 1768万t,分别是 70、80年代的 2 .3和 1.7倍 ;增沙量所占比例最大的项目是毁林开荒 ,其次为陡坡开荒。     

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。     

皇甫川特拉沟小流域近期泥沙减少成因分析

受降雨变化及人类活动等因素影响,近期皇甫川流域水沙发生显著变化。通过分析皇甫川典型小流域特拉沟2007—2016年水土流失原型动态监测资料,揭示了特拉沟小流域存在降雨强度显著减小、产水产沙年际变化大、沟道坝系工程及植被对泥沙减少作用显著等特征,建立了基于降雨侵蚀力和小流域产沙模数的二次曲线相关关系,其适用于分析比较不同降雨条件下特拉沟小流域产沙状况。研究结果表明,特拉沟小流域2007—2016年年均输沙量与1954—1999年均值相比减少167.7万t,其中:降雨强度减小、汛期降雨量减少引起的年均产沙减少量约为24.98万t,占总减少量的14.9%;淤地坝拦沙减蚀作用年均拦减泥沙约75.72万t,占总减少量的45.2%;坡面治理措施年均产沙减少量约67.0万t,占总减少量的39.9%。     

北洛河流域水土保持措施减水减沙作用分析

根据实测水文泥沙资料以及核实的水土保持措施保存面积，对北洛河流域水土保持减洪减沙效益进行了计算分析，结果表明：截至1996年底，北洛河流域水土保持措施累计保存面积27.32万hm^3，其中梯4.64m^3、林地18.26万hm^3、草地3.98万hm^3、坝地0.44万hm^3。北洛河流域（状头以上）1970－1996年水利水保措施及人类活动年均养活减少洪水8417万m^3，减洪效益21.4％；年均减水27793万m^3，减水作用24.7％。1970－1996年水利水保措施年均减少洪沙1246万t，减洪沙效益15.4％；年均减沙1543万t，减沙效益16.4％。     

人类活动对北洛河流域水土失治理的影响

北洛河流域人类活动对河流泥沙影响较为突出的项目有毁林开荒、陡坡开荒、修路、开矿等。根据典型调查情况及有关资料，对北洛河流域的水沙基本特性及人类活动对水土治理的影响进行了详细的计算和分析。结果表明：北洛河流域人类活动新增水土流失量随年代有较大的增加，1990－1996年人类活动年均增沙1768万t，分别是70、80年代的2.3和1.7倍；增沙量所占比例最大的项目是毁林开荒，其次为陡坡开荒。     

黄土高原现状梯田和林草植被的减沙作用分析

2000年以来,黄河来沙明显减少。本文以黄土高原主要产沙区为对象,利用卫星遥感与实地调查相结合方法,获取2012年研究区各支流的梯田面积和质量信息,分析2010—2013年林草植被覆盖率及其较天然时期的变化;提出林草与梯田叠加作用地区的减沙量计算方法。基于流域尺度上构建的黄土丘陵沟壑区林草植被覆盖率与产沙系数、梯田比与减沙幅度之间的响应关系,计算在多年平均降雨条件下黄河龙门、北洛河状头、汾河河津、渭河咸阳和泾河张家山等5站以上现状林草植被和梯田的减沙能力,其值为10.65亿t,占该区天然年均来沙量的60%。     

黄土高原典型流域输沙量变化及减沙贡献率分析

定量研究气候变化和人类活动的减沙贡献率,可为流域生态治理目标与措施精准布局提供科学依据.针对黄土高原无定河流域及其支流大理河流域,综合利用双累积曲线法、淤地坝减沙模型、Gamlss模型减沙贡献率分析法,开展一般降雨和极端降雨条件下减沙贡献率定量测算和水土保持措施的减沙效益分析.结果表明1960-2015年大理河输沙量以...     

北洛河流域径流变化特征分析

整理统计北洛河流域1961年～2015年降水和径流数据,采用Mann-Kendall非参数检验方法和双累积曲线法,计算确定流域径流量突变时间节点、基准期年、气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率,分析探讨北洛河流域径流变化特征及归因。结果表明,流域年降水量和最大年径流量的最大值出现年份均为1964年,径流量突变点为1970年、1998年,基准期年为1961年～1969年。人类活动是导致北洛河流域径流减少的主要因素,气候变化为次要因素,1961年～2015年间人类活动对径流量的影响程度是气候变化的6倍。近年来人类活动加大了对径流变化的影响,在2003年～2015年间人类活动对径流变化的贡献率高达96.53%。研究结果可为区域水资源开发利用提供依据。     

1956-2009年延河水沙变化特征及其驱动力研究

分析降雨、人类活动等因子驱动下的流域水沙效应是流域管理的基础。本文采用移动平均法、累计距平法,线性回归统计等,分析了1956-2009年期间延河流域的降雨、径流和输沙量变化及其驱动因素。结果表明:延河流域降雨量与径流量、输沙量变化趋势基本一致,均可分为1956-1969年的基准期和1970年以后的3个时段的治理期等4个阶段。基准期三者均达到最大,治理期以输沙变化的时段性最为显著;且三者基本符合先大幅度下降(1970-1983年),然后明显上升(1984-1993年),再迅速下降(1994-2009年)的时段性。径流泥沙的时段性既是降雨量出现阶段性变化的结果,更是阶段性人类活动的水沙效应结果。整个治理期降雨和人类活动对减少径流的贡献比是60∶40,对减少泥沙的贡献比为30∶70;治理时段引起水沙变化的主要人类活动包括:1970-1983年的淤地坝、水库等水利设施建设大大减少水沙;1984-1993年的农业包产到户政策使得减水减沙幅度逐渐减少;1994年以来延河治理和退耕还林战略等极大地减少了流域径流泥沙。研究结果对延河流域管理实践有指导意义。     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料,利用水文法建立降雨径流模型和降雨产沙模型,在此基础上根据降雨资料建立模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列,对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析,并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

近47年来降水变化和人类活动对滦河流域年径流量的影响

近47年来,随着流域降水量的减少,以及水利工程的修建、林草地的减少等土地利用方式的改变,在气候变化和人类活动双重因素的作用下,滦河流域年径流量呈现出显著的减少趋势。现基于降水-径流经验统计模型的构建,定量评估了滦河流域降水变化和人类活动对该地区年径流量的影响程度。结果表明:①1983年以前,滦河流域年径流量受环境变化影响较小,1983年以后,年径流量受到气候变化和人类活动影响较为显著;②1984年-2006年期间,受人类活动影响所产生的年均减水量为11.97亿m3,占该时段减水量的84.42%,受降水变化所产生的年均减水量为2.21亿m3,占该时段减水量的15.58%,人类活动的贡献率远大于降水变化。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

50年来灞河流域水沙变化特征分析

根据灞河流域水沙特点,选取反映灞河流域水沙变化趋势的马渡王水文站,利用灞河流域50年的实测年径流量和年输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、小波分析法、双累积曲线法,结合流域降雨量分析了灞河流域水沙年际变化特点及突变的年份。结果表明:灞河流域水沙年内分配极不均匀,水沙总体下降趋势明显;水沙序列具有多时间尺度特征,但变化尺度并不一致;径流量和输沙量分别在1989年和1981年发生了突变,但突变时间具有差异性,且输沙量的敏感性更强;进一步分析表明,降雨量的波动是径流量年际变化的主要影响因素,而输沙量的减少则主要受到径流量和人类活动的综合影响。     

缺资料地区产流径流时空特性分析及其关系研究——以洮河流域为例

为了解决缺资料地区的产流、径流时空特性分析问题,采用SWAT模型、多元统计分析法、相关系数法、弹性分析法等方法,研究分析缺资料地区——洮河干流分区段产流、径流的时空变化规律,揭示降雨量P、产流量Y、径流量R三者之间关系以及径流变化影响因素。结果表明：洮河流域红旗站1956-2019年径流量整体呈显著减小趋势,1987年发生突变;SWAT模型率定、验证期决定系数分别为0.78、0.79,Nash-Suttcliffe系数分别为0.78、0.77,相对误差均小于10%,模拟效果令人满意;河道径流中游占比最大(50.71%),其次为上游(37.21%),下游占比最小(12.08%),中游是径流量的主要来源;产流量由上游到下游呈减少变化,依次为214.18、179.43、81.16 mm;代桑曲子流域产流量最大,岔河、东峪沟最小;相关性排序为P与Y、Y与R、P与R,且相关性由上游到下游逐渐减弱;气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为20%和80%,人类活动是主要因素。研究成果有利于揭示洮河流域各区段产水径流变化及影响机理,同时为缺资料地区产流径流时空分析提供理论支撑。     

北洛河流域水沙演变情势分析

北洛河是典型的多沙河流,是渭河泥沙的主要来源之一.通过对北洛河流域干支流主要控制水文站径流泥沙资料的统计分析,论述了北洛河流域泥沙的来源和沿程分配、输沙量的年内分配和年际变化、径流量和输沙量的关系以及泥沙形成原因等.对研究北洛河流域的水土流失和泥沙输移规律、合理地开发和利用提供了科学依据.     

变化环境对潮河下游径流一致性的影响

水文分析要求径流资料的时间序列一致性,但变化的环境破坏了径流序列的稳定一致性变化规律。在气候变化和频繁的人类活动的影响下(水利工程建设、植被覆盖改变和城市化建设等),流域的下垫面条件和产流物理机制发生了明显变化,导致径流序列出现变异情况,不能满足频率计算分析水文时间序列一致性的要求和同分布的假定。应用Mann-Kendall非参数秩次检验法、Pettitt检验法、方差分析法对潮河流域下游下会站1976年-2012年的年、月径流和降水时间序列的趋势成分、突变成分、周期成分和随机成分分别进行了检验和识别,并通过对比分析降雨和径流时间序列的成分,推断出气候变化和人类活动对潮河流域下游降水和径流演变过程的影响。     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应研究

采用双累积曲线法和Mann-Kendall检验法，确定了19802004年北洛河上游流域的径流、输沙变化趋势和时段，并结合不同时段的气候特征和生态建设资料，分析了流域水沙变化的驱动因素。在此基础上，利用双累积曲线法、径流\输沙系数还原法和统计系列对比法计算了生态建设的水沙调控效应。结果表明：（1）19802004年间，北洛河上游流域径流量和输沙量的变化可划分为19801994年、19952000年和20012004年3个阶段。其中，20012004年为生态建设的水沙调控效应期；（2）以19801994年为基准期，20012004年间，在年均降雨量、年均侵蚀降雨量和年均降雨侵蚀力分别增加14.0%、25.2%和46.1%的气候背景下，由于生态建设的水沙调控作用，流域年均径流量和年均输沙量分别减少2 432.5万m3/a和2 009.1万t/a；（3）排除气候因素的影响，生态建设4年间累计减少流域径流13 808.0万m3、减少流域输沙14 250.8万t，实现减水、减沙效应31.11%和65.14%。单位面积生态建设的年均减水、减沙能力分别达4.7万m3/(km2•a)和4.8万t/(km2•a)。