嘉陵江流域输沙时空变化及归因分析

河流输沙过程变化对河流系统的功能发挥具有重要意义,因此探究嘉陵江流域输沙时空变化及其驱动因素,对嘉陵江流域进一步治理具有重要指导作用。基于嘉陵江流域实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法定量分析了典型区间内水文站点气候变化与人类活动对输沙变化贡献率。结果表明：嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,2007—2015年,仅武都—碧口区间输沙模数高达3 323.48 t/(km²·a)。典型区间内北碚、武胜、罗渡溪、小河坝4站1960—2015年输沙量呈极显著下降趋势,分别以3.40×10⁶,1.80×10⁶,4.0×10⁵,3.40×10⁵t/a的速率下降,以水土保持与水利工程措施为主的人类活动减沙贡献率为75.93%～96.43%,其输沙序列分别于1990年、1990年、1988年、1984年发生极显著突变。嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,干流修建多座大型控制性水库对河道输沙的影...     

变化环境下黄土丘陵沟壑区次暴雨输沙模型参数

气候变化和人类活动加剧了水资源时空分布的变化,使流域暴雨洪水规律更为复杂,因此开展变化环境下的次暴雨计算产流输沙规律研究十分必要.本文以黄土丘陵沟壑区6个典型流域为研究对象,采用径流侵蚀功率、Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变点检验法分析6个典型流域1984-2014年的次暴雨资料的变化特征.结果表明:6个典型流域次洪流量和输沙量总体呈减少趋势;洪峰、沙峰、洪量以及输沙量突变年份集中在1998和2003年;径流侵蚀功率和输沙模数之间满足幂函数分布,幂指数参数b能够表征降雨和下垫面因素对流域产沙和输沙的影响,参数b受气候变化和人类活动影响较大.突变前后径流侵蚀功率和输沙模数关系显示:突变前参数b倾向于0.60,突变后参数b倾向于0.85;因此次暴雨输沙模型中参数b可以作为水土保持防治以及改善水土流失区域生态环境的参考指标.     

黄河中游流域系统水沙过程变异研究

目前，黄河中游地区流域水沙变化的研究主要以水文法和水保法分析为主，由于黄河中游具有明显的自然地带性分布特征，流域系统的水沙过程受到环境要素的综合影响，根据黄河中游河口镇至龙门区间已控一级支流的测站资料，采用地理环境要素法分析水沙变异及成因，研究表明，河龙区间流域径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关，20世纪70年代以来，降雨减水减沙作用不断减小，随着水土保持措施的提高，人类活动减水减沙所占比重不断增大。70年代与80年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为53．4％，28．6％和46．6％，71．4％。     

秃尾河流域水土保持措施对河流泥沙变化的影响

水土流失治理的水沙效应研究是水土保持规划与治理实践的重要理论基础。以秃尾河流域降水、径流、泥沙等资料为基础,采用Mann-Kendall秩次相关法和距平累积方法分析降水、输沙特征及其变化。结果表明:秃尾河流域输沙量在多年变化中呈明显下降趋势;针对影响流域输沙变化的降水和人类活动因素,结合时间序列对比分析法和降水-输沙双累积曲线,定量计算出不同时段的输沙衰减量以及降水变化和水土流失治理导致的减沙量及其所占比重。分析表明:不同时段水土保持措施对秃尾河流域输沙变化的影响差异很大,流域20世纪70年代之后输沙衰减的主要驱动力是水土保持措施;水土保持措施对秃尾河流域7月、8月输沙量影响最大。     

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化，探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控，以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料，采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征，采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性，辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大，分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加，主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小，加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化，径流深-输沙模数线性关系减弱，黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降，从而导致径流和输沙变化的不同步。     

三峡库区香溪河流域水沙关系变化及其驱动因素

[目的]分析降水量及水土保持措施等人类活动对流域水沙关系的响应,为水土保持措施效益评价提供科学依据。[方法]以香溪河流域兴山站输沙量数据为基础,采用Mann—Kendall趋势检验、线性回归、水文频率曲线及双累积曲线等方法,分析了1973—2010年香溪河流域面降雨量、径流量和输沙量变化,并进一步量化分析了流域水沙变化极其驱动因素。[结果]香溪河流域年降水量,年径流量和年输沙量均呈下降趋势,年降水量和年径流量变化趋势不显著,但年输沙量减少趋势显著;年输沙显著减少开始的年份是1994年,流域径流量开始减少的年份是1991年。[结论]水土保持等人类活动是香溪河流域水沙变化的主要驱动因素。     

黄河中游输沙与减沙的时空分异特征

利用黄河中游主要水文站输沙量数据和48个雨量站降雨数据,分析了黄河中游1955年以来输沙与减沙特征,以及降雨与人类活动对输沙量变化的影响.结果表明:1955-2007年黄河中游输沙量总体呈下降趋势,20世纪70年代后较70年代前减沙46.8%,其中减幅较大的有汾河99.8%、岚漪河73.9%、州川河71.9%、三川河70.3%;退耕还林还草时期(1998-2007年)输沙量下降趋势最为明显,较70年代前减沙74.2%,除黄浦川,孤山川、佳芦河、屈产河、清涧河、延水之外,黄河中游大多数流域达到轻度侵蚀及以下;降雨因素和人类活动对输沙量变化的贡献率分别为37.6%和62.4%.     

嘉陵江流域输沙量演变规律分析

嘉陵江流域水土流失严重,是长江流域重点产沙区之一,研究流域输沙量演变规律及其影响因素,对揭示其水土流失规律及人类活动水文效应具有重要意义。基于嘉陵江北碚站月及年输沙量,分析了流域输沙量演变规律及流域内人类活动对输沙量的影响。结果表明:年输沙量总体呈降低趋势,1980s—1990s年输沙量波动程度相对较大;流域年输沙量在1992年发生突变,突变年份后年径流量有所增加,年输沙量明显减少,突变年份后年输沙量波动程度加剧;年内输沙量主要集中在汛期(7—9月),占全年72%以上,总体变化呈单峰型;根据北碚站1956—2008年降雨—输沙双累积曲线,流域输沙量相对降雨量在1984年发生突变,降水和人类活动在突变年份前后对输沙量衰减的影响分别为25%和75%,人类活动的影响占据了主导地位。     

2011-2020年赣江上游主要支流水沙变化特征

[目的]探讨近十年来赣江流域上游主要支流水沙变化的基本特征，阐明赣江上游水土保持措施与河川输沙量的关系，为赣江流域的水土流失综合治理提供科学依据。[方法]以赣江流域上游4条主要支流把口站2011—2020年水沙实测资料为基础，采用累积距平、双累积曲线等方法对支流水沙变化特征进行分析，并结合相关水土保持措施统计数据对输沙模数进行线性回归分析。[结果](1)赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化趋势大体相同，主要支流的输沙量呈现“丰水丰沙，贫水贫沙”的特征。(2)四条支流的输沙量均表现出持续2～3 a的上升(下降)随后出现下降(上升)的间歇性态势。除平江流域外其他流域输沙能力受非自然因素影响较大，影响因素较为复杂。(3) 2011—2020年赣江流域上游支流中平江、桃江及贡水流域输沙模数与5个水土保持因子无显著相关关系。章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。章水流域输沙模数与水土保持措施因子的关系方程如下：M_z=0.019S_水保林+5.126(M_z表示章水的年输沙模数，S_水保林代表对应支流流域内...     

黄土丘陵区淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移特征

了解淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移的变化特征对正确认识和评价淤地坝的减蚀作用有重要意义.该文通过对黄土丘陵区王茂沟流域1953-2015年不同时段内淤地坝的拦沙量和流域出口输沙量的分析,研究了坝系建设后泥沙拦蓄、输移和侵蚀的变化过程与特征.研究表明,王茂沟流域年均拦沙模数呈减少-增加-再减少的波动变化趋势;流域年均输沙模数呈先增加后减少的变化趋势;1953-1986年期间,不同阶段的年均侵蚀模数变化不大,1987年后呈显著下降趋势.流域治理后期与初期相比,年均拦沙模数、输沙模数和侵蚀模数分别下降了79.3％、90.6％和83.9％.淤地坝建设初期,有效库容对流域拦沙模数和输沙模数的变化有重要影响,侵蚀性降雨频发和较低的水土流失治理度是侵蚀强烈的主要因素;流域治理后期,侵蚀性降雨及其发生频次的减少,水土流失治理度的提高与稳固,是流域拦沙、输沙和侵蚀产沙显著下降的主要原因.淤地坝在控制流域侵蚀产沙、减少泥沙输移方面作用显著,但要达到持续有效的作用,坡面治理不容忽视,两者兼顾是黄土丘陵区水土保持的必由之路.     

黄河中游典型流域近60年水沙变化趋势及影响因素

为分析黄河水沙成因并预测未来水沙情势,选取黄河中游多沙粗沙区昕水河和朱家川2条流域为研究对象,依据水文站及雨量站1956—2018年降雨和径流泥沙实测数据,采用Mann-Kendall趋势及突变检验、累积距平法和Morlet连续小波分析等方法探讨流域水沙变化趋势,并利用双累积曲线法对水沙变化进行归因分析,量化气候变化及人类活动对水沙变化的相对贡献。结果表明:1956—2018年,昕水河和朱家川小流域年均径流量分别为11.9×10⁷,1.7×10⁷ m³,年均输沙量分别为12.3×10⁶,9.8×10⁶ t,径流和输沙量均呈显著减少趋势;2条流域的径流量突变年分别为1980年和1984年,输沙量突变年分别为1980年和1972年;选取的2条流域水沙变化存在明显周期性,径流变化的第1主周期分别为45年和16年,输沙量变化的第1主周期分别为9年和15年;降雨对昕水河和朱家川小流域径流量减少的贡献率分别为19%,8%,对输沙量减少的贡献率分别为25%,35%,远不及人类活动的贡献率,人类活动是径流和输沙量锐减的主导因素。研究结果可为黄河水沙治理提供科学性建议。     

水土保持对黄河输沙量的影响

采用回归分析方法,研究水土保持对1954—2005年黄河年输沙量的影响。结果表明：1）从24个备选自变量因子中筛选出的由＂河口镇到吴堡区间7—8月降雨量＂＂水土流失治理度＂和＂ln‘河口镇到龙门区间年降雨量’＂3个自变量组成的多元非线性回归方程,相关系数达到0.883,在α=0.001的水平上高度显著,该回归方程＂解释＂了1954—2005年黄河年输沙量76.5%的变化;2）水土流失治理度能够很好地＂解释＂20世纪80年代以来黄河年输沙量减少的趋势;3）当河口镇到吴堡区间7—8月降雨量处于最大观测值时,水土流失治理度由0增加到50%,计算年输沙量减少幅度超过20亿t/a;4）治理程度相同时,水土保持对黄河年输沙量的影响是降雨量大的大于降雨量较小的。     

皇甫川流域水利水保工程减沙效益分析

皇甫川流域,50年代降雨量、径流量和产沙量偏丰,80年代偏枯,70年代暴雨次数多、雨量大、雨强高。采用“水保法”计算,水利水保工程平均每年减沙444.7万t,占多年于均产沙量的7.9%;采用“降雨-产沙公式法”计算,平均每年减沙276～332万t,约占多年平均产沙量的5％。水利水保工程起到了减沙作用。为进一步减少入黄泥沙,今后仍需继续加强流域综合治理工作。     

人类活动对黄河中游水沙影响的分析计算

河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域是黄河流域水土流失最为严重的地区。人类活动对该地区径流泥沙影响的研究结果表明：50-60年代、70年代、80年代、90年代年均增沙量分别为2439.99万t、4469.25万t、4948.46万t和7254.84万t;年均增洪量分别为528.07万m^3、324.22万m^3、089.03万m^3和9 583.26万m^3。1970~1996年增沙量分别占同期河道洪水输沙量和水保措施减沙量的5.28%和14.1%,增洪量分别占1.06%和3.35%。     

近70年黄河流域水沙情势及其成因分析

深入剖析黄河水沙现状及成因是精准预测黄河未来水沙情势的前提与基础。为此,以黄河干流潼关断面以上4个主要干流水文站及7个主要一级支流把口站1950-2016 年水沙实测资料为基础,采用双累积曲线等多种统计分析方法,系统剖析了黄河流域水沙演变规律及水沙主要源区变化特征,定量评估了不同环境要素对黄河水沙变化影响。结果表明：1）黄河干流兰州、头道拐、龙门及潼关水文站年径流及年输沙量均呈显著减少趋势（P<0.05）,其中,年径流减幅17.93%~40.79%,年输沙量减幅均在46.74%以上。受多种因素影响,黄河水沙在20世纪80-90年代发生减少突变;2）兰州-潼关区间年均径流量沿程变化表现为由总体递增状态向递减趋势转变,年均输沙量递增状态虽未转变,但递增幅度平均减小90%以上;3）黄河泥沙主要来源区由头龙区间向龙潼区间发生转移特征明显,龙潼区间水土流失治理有待进一步加强;4）人类活动对黄河中游水沙锐减占据主导作用,平均贡献率达到90%以上。而上游兰州站年均径流量受气候影响较大,贡献率达到66.57%。研究结果可为深刻认识黄河水沙时空现状及成因提供依据,并对未来水土流失治理区位方向确定提供参考。     

降水和土地利用变化对罗玉沟流域水沙关系的影响

为探讨降水和土地利用变化对流域水沙关系的影响,以黄土高原丘陵沟壑区罗玉沟流域为研究区域,利用流域25年(1986—2010年)的年降水量、年径流量和年输沙量以及土地利用变化资料,分析罗玉沟流域水沙演变规律和水沙关系变化。结果表明:在1986—2010年罗玉沟流域年降水量和汛期降水量基本保持平稳,无明显的增减趋势,而流域年径流量和年输沙量整体呈波动递减的变化趋势,降水与径流相关分析得出,汛期产流产沙对流域年径流量和年输沙量影响最显著。对不同时期流域水沙变化分析,土地利用方式改变,主要是梯田、林草等水土保持措施,对于流域减水减沙作用有限,梯田和林草面积的增加并未明显改变流域水沙关系,淤地坝等工程措施对黄土高原丘陵沟壑区流域减水减沙具有重要作用。研究结果可为黄土丘陵沟壑区水土流失治理及水土保持措施布设提供理论依据。     

黄河中游多沙粗沙区1997-2007年的水沙变化趋势及其成因

基于近期水文泥沙和降水资料对黄河中游多沙粗沙区水沙变化进行了研究,结果表明,1997年以来,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化出现了新的特点,产沙量变化趋势发生了改变,表现出明显的减小趋势。1986-1996年间,河口镇至龙门区间平均产沙量为5.08亿t/a;1997-2007年间,减小为2.33亿t/a,减小幅度达54.1%。在总体上来看,从1970年开始,河口镇至龙门区间产沙量具有明显的减小趋势。但在总体下降的趋势中,表现出次一级的变化趋势,即产沙量先下降,在1986年达到最低值后再增大,在1996年达到最大值后再减小。1998-2006年,产沙量与降水量之间的决定系数仅为0.017,二者不相关,产沙量的变化与降水量变化的关系不大。这说明,人类活动已经完全改变了产沙量与降水量关系,成为支配产沙过程的主导因素。1997年以后,水沙关系也发生了根本性的变化。1970年以来,河龙区间水土保持措施的减沙效益表现出复杂的变化,减沙效益先增大,达到峰值后减小,减小到最小值后再增大。人类活动对产沙量变化的贡献率呈增大趋势,1998-2006年间人类活动对产沙量变化的贡献率达到65%,年降水量变化对产沙量变化的贡献率减小为35%。1997年以来河口镇至龙门区间产沙量的大幅度减少,与水土保持措施的加强、大面积退耕还林草的实施、淤地坝建设力度的大大加强、大面积封禁治理的实施和大规模农村剩余劳动力的转移有密切的关系。     

无定河黄土区降水和产沙的相关性及其时空变异

通过泰森多边形加权变差系数法研究了黄河中游无定河流域黄土区降水和侵蚀产沙的空间变异规律,并用线性回归分析探究两者空间变异性的相关性。以黄河主要泥沙来源区之一的无定河流域为例,分析了该流域黄土区1959-2015年水土保持措施综合治理前后降水和侵蚀产沙的时空变异规律,所选用的降水特征为汛期降水(Pflood)和汛期降雨侵蚀力(Rflood),用产沙模数(SSY)表示该流域产沙量的多少。结果表明:(1)在水土流失治理前(1959-1970年),该地区降水特征与产沙模数在时间上的增减变化趋势一致,而且两者呈显著的幂函数相关关系(P<0.01),Pflood和Rflood对侵蚀产沙的影响一致;在大规模水土流失治理后(1971-2015年),由于该流域修建了大量淤地坝等水土保持措施,产沙量骤减,降水特征和产沙模数无显著相关关系。(2)在多年时间尺度上(1959-2015年),汛期降水的空间变异性为8%,汛期降雨侵蚀力的空间变异系数为15%,汛期降水的空间变异性小于汛期降雨侵蚀力;1959-1970年期间产沙模数的空间变异性小于1971-2015年期间。在1959-1970年期间,降水特征和产沙模数的空间变异性呈显著的二次多项式相关关系(P<0.01),而且汛期降雨侵蚀力与产沙模数的空间变异性的相关性更加显著(R^2=0.76,P<0.01);1971-2015年降水特征与产沙模数的空间变异性无显著相关关系。在人类活动以前流域产沙空间变异性的主要影响因素为汛期降雨侵蚀力的空间变异性,而在水土流失治理之后降水的空间变异性对流域产沙空间变异性的影响减小,此时流域产沙的空间变异主要受人类活动的影响。     

黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙的近期趋势及其成因

本研究以1950～1997年的长系列水文资料和面雨量资料,分析了黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量和年降水量的时间变化趋势,发现在1970年以来多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之上,出现了1986～1997年间入黄泥沙量增加的近期趋势。这一增加趋势,与20世纪80年代以后淤地坝修建量大为减少,70年代修建的淤地坝与拦沙库容已大部分失效有密切关系。此外,90年代人为增沙量大幅度增加,已占水土保持减沙量的22%左右,部分抵消了水土保持措施的减沙效益,这也是90年代入黄泥沙增加的重要原因。针对存在的问题提出了若干对策建议。     

从静乐水文站水沙变化看汾河上游水保综合治理的作用

汾河上游实施了近20年的水保综合治理,1988～2005年静乐水文站以上流域累计完成水土保持综合治理措施面积601.62km2,其中完成基本农田建设8990.82hm2、植被建设51370.91hm2。对汾河上游综合治理前后静乐水文站50年(1956～2005年)来不同时段的降水量、径流量、输沙量及含沙量资料进行统计分析的结果表明:20世纪50、60年代降水量、径流量、输沙量总体上偏丰;70、80年代总体上偏枯;进入90年代降水量、径流量较70、80年代均有明显的增加,但输沙量没有增加;2000年以来降水量变化虽不大,但径流量、输沙量均大幅度地减少。汾河上游实施水保综合治理后,水土流失得到有效遏制,生态环境明显改善,水环境得到了有效的保护。