海河山区流域生态水文演变规律研究

发布时间：2020-08-13 13:48

【摘要】：随着社会经济的发展,海河流域水资源短缺越发严重,再加上地下水超采以及水质恶化等问题,导致区域水资源危机加剧,对区域可持续发展产生巨大的影响。在此背景下,本研究以海河山区为研究区域,选取研究区内的66个流域作为本研究的研究对象,基于区域1957-2000年水文、气象、土地利用、地形地貌等数据,分析了气候变化与人类活动对区域径流泥沙的影响,探讨了流域形状、地形、降水因子、土地利用等因子对流域径流、泥沙、枯／洪水、水质等水文过程的影响,并单独分析了森林植被对流域径流和流域输沙的影响。研究结果如下：(1)在研究时段1957-2000年间,研究区内的气象因子变化趋势为降水存在不明显的下降趋势,气温有明显的上升趋势,潜在蒸散发有明显的下降趋势；土地利用变化趋势不明显：水文要素变化波动较为剧烈,年径流、年输沙及年洪水总量均存在明显的下降趋势,年枯水流量有不太明显的增加趋势,其中逐年径流量和逐年输沙模数分别在1980年和1967年发生突变。(2)研究区流域径流对降水、潜在蒸散发和干燥度指数的敏感性系数εp、εEp、εφ分别约为3.51、-2.51和-2.75,结果表明,降水量、潜在蒸散发量与干燥度指数分别每提高100%,则流域径流将分别增加35.1%、减少25.1%和减少27.5%；各敏感性系数的绝对值均与系数(Q/P)表现出十分显著的非线性负相关关系(Y=ax-b),与干燥度指数φ均表现出一定的正相关关系(Y=ax+b),表明径流量越小、气候越干旱的地区,气候变化的影响越大。(3)在区域径流泥沙变化过程中,人类活动的影响占主要地位,而气候变化的影响占次要地位,；其中,在区域径流变化过程中,气候变化与人类活动的贡献率分别为30.85%和68.33%；在区域泥沙变化过程中,气候变化与人类活动的贡献率为29.11%和70.89%；结果表明,在海河山区,人类活动对流域水文要素变化的贡献率约70%左右,而气候变化的贡献率仅30%左右。(4)流域径流各类影响因子的贡献率大小为：土地利用(67.63%)降水因子(16.92%)流域地形因子(11.77%)流域形状因子(3.68%)；流域输沙模数各类影响因子的贡献率大小为：土地利用(45.32%)流域地形因子(27.66%)降水因子(19.62%)流域形状因子(7.41%)；结果表明,影响流域径流泥沙的因素中,影响最大的因子为土地利用因子；。(5)研究区森林植被能够明显的减少流域径流量,每1%覆盖率的森林、草地、耕地农作物减少流域径流量分别为1.46mm.1.21mm.1.22mm;在降水量越高、气候越湿润的地区,植被对流域径流的影响越大,而在海拔越高的地区,其影响越小。流域森林和草地能一定程度上减少流域输沙,当森林覆盖率大于60%、林草覆盖率大于80%时,减沙效果明显。(6)不同影响因素对流域枯/洪水的影响过程中,贡献率较高的影响因子为流域地形因子与流域土地利用因子,两者的对流域洪水总量和枯水流量的贡献率可达70%以上。其中,森林、草地和耕地农作物能够均能一定程度的减少洪水总量；对枯水流量的影响中,森林、草地有一定的增加枯水流量的作用,而耕地、城镇建设等在一定程度上减少枯水流量。(7)在影响流域水质的各因素中,无论是对流域总径流水质还是枯水径流水质或洪水径流水质,均为土地利用因子的影响最大；而土地利用因子中,林地、草地、耕地、城镇建设用地等四类土地利用类型对流域水质的影响最为明显,其贡献率的和可达70%-90%。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P333
【图文】：

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占总面积的三分之二，平面面积占三分之一，两者之间有明显的分界线；流域涉逡逑及北京和天津全境、河北省的绝大部分、山西省和山西的一部分，还涉及河南、逡逑内蒙古和辽宁省的少部分区域，流域范围如图２－１所示。逡逑W灥逡逑图２－１海河流域位置范围示意图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｈａｉｈｅ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｂａｓｉｎ逡逑２．邋２海河山区逡逑海河水利委员会依据不同流域的水资源量概况，对流域进行三级分区，共划逡逑分了邋１５个区域，依据该分区结果，以及流域数字高程地形图，本研究划分出了逡逑海河山区的主要范围，涉及分区结果中的７个分区（图２－２ａ），基本覆盖了流域逡逑内的所有山区范围，能够满足研究的需要。逡逑海河山区包括海河流域的西部和西北部地区，地理坐标为３５°３’？４２°４３’Ｎ和逡逑１１１°５７’？１１９°３５’Ｅ之间，研究区海拔涉及６￣２９４０ｍ，总面积约为１８．６４ｘｌ０４ｋｍ２，逡逑是海河流域的主要产水区。植被有明显的玮度变化，从北部的干草原和森林草原逡逑逐渐向南部计阔混交林、落叶阔叶林变化

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ＡｒｃＧＩＳ邋１０．０软件为平台，利用ＡｒｃＨｙｄｒｏ邋Ｔｏｏｌｓ插件来提取流域范围。研究流域逡逑共计６６个，控制面积从几十平方公里到上万平方公里范围内均有涉及，研宄流逡逑域相关信息及分布见表２－１与图２－３。逡逑广邋ｓ邋＞邋；ｉ，邋，／邋NB逡逑ｊＷ逦４．．，＞邋＼逦＼逦＾邋？／逡逑／邋丫－：＼邋－ＯＴｆ邋／逡逑Ｉ．，一ｆ—ｙｊ、．．．．．…各邋Ｔ邋＼邋ｆ＾ｊｍ邋（邋／逦ｆ—逡逑／邋＼邋Ｉ邋／邋／邋NB逦０邋－邋５０邋■邋２０９邋３９Ｃ邋４８ｅ逡逑ｆ邋？Ｚ逦逦＾■？Ｉ：邋，１、：口逦逡逑ｓｉｉ—ｆｃ．逦Ｉｊｒｔｗｉ逡逑图２－３实验流域位置示意图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｗａｔｅｒｓｈｅｄｓ逡逑１６逡逑

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