渭河输沙变化及其驱动因素研究

发布时间：2020-07-15 20:21

【摘要】：近几十年来,在气候变化和人为因素的耦合影响下,世界上许多河川的径流和输沙发生显著改变,由此造成流域水资源短缺、河道与湖库淤积,生态环境恶化。定量研究河川径流输沙变化是开展流域水土资源综合利用、水利水保措施合理配置的基础。本文搜集整理了渭河15个水文站年输沙量、气象站观测资料、植被覆盖、土地利用、数字高程模型等资料,采用Mann-Kendall趋势检验、有序聚类法等水文学分析方法与皮尔逊相关系数法、偏最小二乘回归等统计学方法系统分析渭河流域输沙时空演变特征,探讨影响输沙变化的主要因素,构建输沙—关键影响因子关系模型,以揭示其对输沙的作用,主要结论如下:(1)输沙时空变化特征渭河1961-2015年输沙量序列呈极显著的减少趋势。渭河干流、泾河、北洛河输沙量多年平均值分别为0.90、1.88、0.60亿t/a;输沙量在1978、1996年发生两次突变,经历高输沙期—稳定输沙期—低输沙期三个阶段;渭河干流、泾河部分、北洛河部分水文站点输沙量呈极显著减少趋势;多数水文站年输沙量序列突变发生在20世纪70年代、90年代,在70年代进入稳定输沙期,在90年代进入低输沙期;渭河多数区间年来沙量逐年减少,大部分区间来沙量序列均发生突变;各流域上中游段各区间输沙模数平均值较大,2000年以后,共计12个区间多年平均输沙模数低于5000t/(km~2·a)。(2)输沙驱动因素变化特征渭河及各区间年降水量呈现减少趋势,降雨指标存在一定的时间、空间变化规律;1981-2015年渭河流域植被覆盖状况呈向好变化,植被覆盖呈逐渐增加趋势,与渭河干流、泾河相比,北洛河地区植被覆盖情况较好,高植被覆盖区域面积较多;渭河流域不同时期林地、草地、耕地面积总和占流域面积的96%以上,草地、林地、建筑面积比例随时间增加,耕地面积比例随时间减少;近年来,梯田、淤地坝、林草、水库等水利水保工程、生态措施是输沙变化的重要影响因素。(3)输沙与主控因子的关系模型输沙模数(Sm)受到降水、植被覆盖、地形、土地利用等环境要素的影响,与年降雨量(P)、植被覆盖指数(NDVI)、高程最小值(H_(min))、平均坡度(S)、最大高差(Hd)、草地面积比例(GR)、河网密度(Rd)等因子表现出良好的相关关系,分阶段建立关系模型:1981-1996年:Sm=0.071P-0.461NDVI-0.129H_(min)+0.270S+0.416GR+0.076Hd(R~2=0.61)1997-2015年:Sm=0.190P-0.364NDVI-0.183H_(min)-0.069S+0.408GR+0.425Rd(R~2=0.58)
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S157.1
【图文】：

渭河流域,地理位置

第二章研究区域和研究方法2.1 研究区概况2.1.1 地理位置及地形地貌渭河是黄河水量最多、面积最大的一级支流，集水面积为 13.48 万 km2（103o55′—110o20′E，33o40′—37o25′N）（图 2-1）。渭河发源于甘肃省渭源县鸟鼠山，由西向东流经甘肃、宁夏、陕西三省，于陕西省潼关县附近汇入黄河，渭河干流全长为 818km，支流较多，第一大支流泾河，河流长 455.1 km，流域面积为 4.54 万 km2，第二支流为北洛河，河长 680km，流域面积为 2.70 万 km2(张丽梅等 2018)。渭河流域高程变化范围为 319~3919m，地形起伏较大，总体表现为西高东低。流域北部区域为六盘山、子午岭、陇山等山脉，南部区域是东西走向的秦岭山区，渭河流域地貌类型丰富，可分为东西两部分，东部为关中平原区，西部以黄土丘陵沟壑区为主。

点分布,渭河流域,水文站,渭河

干流渭河华县 109°46′ 34°35′ 106498 1961-渭河咸阳 108°42′ 34°19′ 46827 1961-渭河魏家堡 107°42′ 34°18′ 37006 1961-渭河林家村 107°03′ 34°23′ 30661 1961-葫芦河秦安 105°40′ 34°54′ 9805 1961-河泾河张家山 108°36′ 34°38′ 43216 1961-泾河杨家坪 107°44′ 35°20′ 14124 1961-泾河泾川 107°21′ 35°20′ 3145 1961-马连河雨落坪 107°53′ 35°20′ 19019 1961-马连河庆阳 107°53′ 36°00′ 10603 1961-马连河洪德 107°12′ 36°46′ 4640 1961-河北洛河状头 109°50′ 35°02′ 20826 1961-北洛河交口河 109°21′ 35°39′ 17180 1961-葫芦河张村驿 109°08′ 35°54′ 4715 1961-北洛河刘家河 108°46′ 36°33′ 7325 1961-

点分布,渭河流域,气象站

图 2-3 渭河流域气象站点分布Fig.2-3 Distribution of meteorological stations in the Weihe River Basin（3）NDVI 资料本研究采用 1981—1999 年的 AVHRR 数据产品（栅格精度 8km）和 2000-2015 的 MODIS 月最大合成（Maximum Value Composite，MVC）数据产品（MOD13A3）（格精度 500m)进行归一化植被指数（NDVI）的提取。（4）数字高程模型数据（DEM）数字高程模型（DEM）是在区域水文分析中必要的基础空间数据，DEM 是对光地表形态的模拟，在数据提取之前利用地理信息软件对初始 DEM 数据进行填洼操作获取无洼地的 DEM(宋晓猛等 2013)。根据栅格精度为 100m 的 DEM 提取渭河流域确边界范围作为研究区实际边界；并在此基础上根据汇流累积量将渭河流域细化为同集水区域，形成若干子流域以便后续数据提取分析。（5）土地利用类型数据1990 年、2000 年、2005 年、2010 年土地利用现状图获取于“黄土高原水土保专业数据库”，栅格精度为 30m，用于分析研究期内土地利用类型的变化。

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