王茂沟流域生态建设对水沙连通性的影响研究

发布时间：2020-07-25 20:38

【摘要】：近年来黄河水沙锐减引起国内外学者广泛关注,黄土高原作为黄河泥沙主要来源地,该区大规模生态建设措施引起区域生态环境变化被认为是黄河水沙变化主要影响因素之一。本研究以黄土高原丘陵沟壑区王茂沟流域为研究对象,在总结王茂沟流域生态建设历程的基础上,通过地形图对流域生态建设前的地形进行复原,设置生态建设前、只进行坡面措施建设、只进行沟道措施建设、同时进行坡面措施和沟道措施建设4种生态建设情景,分析不同生态建设情景下王茂沟流域径流泥沙连通特征,阐明生态建设对流域水文连通、泥沙连通的影响。本文取得的主要研究成果如下:(1)使用地形图构建了王茂沟流域的高精度格网数字高程模型DEM,评价结果表明Hutchinson法的建模效果优于不规则三角网TIN法。采用TIN法构建DEM时直接引用等高线,将梁峁顶和坝地视为平地处理,对地表形态描述不充分;对TIN法建立DEM进行计算,发现坡度突变性较大,描述地形连续性较差,所提取径流路径不连续,容易出现多重平行梳状流路。Hutchinson法对地形图不能直接表达出来的信息进行地形插值和强化,DEM表面平滑且连续,所提取径流路径比较符合实际。基于5m等高线对Hutchinson法构建格网DEM进行参数优化,分辨率越高则所构建的DEM精度越高,5m等高线数据的分辨率应不大于2.5m;剖面曲率粗糙度系数对DEM精度的影响存在阈值,计算迭代次数应根据数据需求及实际情况设置为不小于20次。(2)相同生态建设情景下王茂沟小流域的径流长度指数FL由山脊向沟道递减,水文连通能力随之增加。不同生态建设情景下王茂沟小流域的径流长度指数均服从峰值向左偏、长尾向右延伸的正偏态分布,布设坡面措施、布设沟道措施、同时布设坡面和沟道措施使得流域的径流长度指数均值分别为进行生态建设前情景的2.05倍、1.65倍、2.69倍,进行生态建设后流域径流长度指数FL极显著增加(p0.01),流域水文连通性降低;同时坡面措施和沟道措施的布设对水文连通性的阻碍能力大于单个措施,并且坡面措施阻碍水文连通的能力大于沟道措施。(3)相同生态建设情景下流域径流泥沙连通指数IC呈现由山脊向沟道递减趋势,即山脊径流泥沙连通性小于沟谷,导致沟谷更容易发生土壤侵蚀;在王茂沟流域主沟道中下游大量分布的建筑用地降低了其周围泥沙连通性,该区域容易发生泥沙沉积。生态建设措施极显著地降低了王茂沟流域的径流泥沙连通指数IC(p0.01),降低了流域泥沙连通性,减少了土壤侵蚀的发生;布设生态措施使得本地发生土壤侵蚀可能性降低,同时增大了径流泥沙在输送过程中所受的阻力;与进行生态治理前情景相比,同时布设坡面措施和沟道措施使得流域平均Dup指数降低了 75.27%,而只布设沟道措施仅降低了6.45%。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S157.1
【图文】：

地理位置,流域

2，主沟道长3.75km，沟道平均比降为2.7%，流域不对称系数 41.6％。研究区地理位置如图2-1所示。(a) 韭园沟地理位置图(a) The location of Jiuyuangou Watershed(b) 王茂沟地理位置图(b) The location of Wangmaogou Watershed图2-1 研究区地理位置图Fig. 2-1 The location of study area该流域属温带大陆性半干旱季风气候，多年平均气温 10.2℃，多年平均降水量为513mm，雨量较少且分布不均，多以暴雨形式发生，汛期（6～9 月）降水量约占年降水总量的 70％~80%。流域内地质构造比较单一，表层多被质地匀细、组织疏松的马兰黄土覆盖，厚度20~30m，其下为厚度 50~100m 的离石黄土，多出露于沟谷，再下为由三叠纪的砂页岩组成的基岩，岩层倾角甚小，接近水平，只在干沟中下游沟床及其两侧可见。流域内地貌支离破碎

布置图,淤地坝,布置图

研究区淤地坝布置图

土地利用类型

研究区土地利用类型图

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