黄河上游青铜峡水利枢纽对河川基流的影响
发布时间：2021-01-24 18:53
以黄河上游下河沿、青铜峡和石嘴山3个水文站1951—2000年径流量为基础背景资料,采用Lyne-Holick滤波法研究水利枢纽工程对河川基流量的影响。结果表明:（a）建坝前,3站基流量总体上相差不大,介于184～214亿m3之间;而建坝后青铜峡水文站基流量均呈明显减少的变化趋势,基流量为111～187亿m3,基流衰减量可达24%。（b）M-K非参数检验结果显示,青铜峡站基流量减少幅度最为明显,且突变点出现在1962—1964年青铜峡大坝建设时期。（c）在不同水平年条件下,建坝后,青铜峡基流指数减少幅度最大,其中丰水年中下降幅度达13%,而平水年下降幅度可达20%,表明水利工程对河川基流产生了一定的影响。
【文章来源】：河海大学学报(自然科学版). 2020,48(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
建坝前后BIF对比
基于不同的理论和方法,国内外学者提出了多种基流的分割方法,但由于缺乏试验资料以及涉及气候、水文、地质等多种科学,无法验证其结果的合理性,因此国内外学者尚未找出一种普遍认同的合理的基流分割方法[5-6]。图解法是依据流量过程线的几何特征,按照水文地质学者的经验以及流域的水文地质的特征来分割基流的传统基流分割方法。该方法操作简单,但计算结果粗略且只能对完整的波形进行分割。刘昌明等[7]进行基流划分时将最小月份的月流量作为基流。水量平衡法通过计算流域各水均衡项的水量得出基流量[8-10],其优点是参数具有明确的物理意义,缺点是操作难度高且参数较多。熊立华等[11]通过对牧马河流域进行基流分割发现:非线性水库法与数字滤波法得到的结果相差不大,认为非线性水库法可以客观合理地反映实际退水过程。物理化学法主要应用于圈闭性和单一性的山区流域,具有可操作性和可信度高的优点,是未来基流分割方法研究的方向之一,但成本较高,目前只应用于小流域。陈宗宇等[12]利用稳定同位素及化学方法估算出张掖—正义峡河道段地下水向河道平均排泄量占该段河流径流量的69%。数字滤波法[13-14]通过计算机自动实现,具有操作性强、可重复、普遍适用,且人为因素干扰等优点,被广泛应用于黄河流域等广大地区。宋小圆等[5]运用4种数字滤波方法探究了不同滤波方法滤波次数、滤波参数变化对基流分割结果的影响,结果表明Lyne-Holick数字滤波法模拟效果较好,且省时高效。李瑞等[15]等通过研究黄河上游药水河流域发现Lyne-Holick数字滤波法具有较好的应用效果。党素珍等[16]通过数字滤波法研究发现:黑河上游基流量年内变化呈先增后减的趋势,年际变化呈增加的趋势。王雁林等[17]在探讨黄河河川基流量演化规律及驱动因子时指出,水库修建对河川基流量衰减影响不大。白乐等[18]在研究降水和人类活动对秃尾河流域基流的影响时发现,水利工程的建设在一定程度上削减了地下水对径流的补给。王蕊等[19]分析了近40 a黄河中游径流情势变化,指出1970年以来黄河中游岔巴沟流域淤地坝的大量修建造成河流年径流减少30%以上。林学钰等[20]认为在修建有大型水利工程的黄河干、支流的径流资料,需要经过人工还原后,方可进行基流分割。窟野河流域内现存坝库约850处,总容量近55万m3,这些大规模的水利工程改变了该流域原有的下垫面水循环规律,其水文效应在20世纪80年代初期开始凸显,对河川基流量的衰减有一定程度的影响[3]。前人对黄河基流量的研究中,研究水利工程的建设对河川基流量影响的较少。黄河是人类活动最为频繁的流域之一,而青铜峡水利枢纽位于黄河上游东部季风区与西部干旱区域的交汇地带,此地区气候干旱、降雨量少,该水利工程的修建改变了地表水与地下水的补排给关系[21],因此,研究青铜峡水利枢纽建坝前后流域基流量的变化规律对维持该流域的生态平衡以及实现水资源优化配置具有重要作用。本文采用Lyne-Holick单参数数字滤波法对黄河上游下河沿水文站、青铜峡水文站以及石嘴山水文站的流量过程进行基流分割,运用Mann-Kendall非参数检验法分析基流的变化趋势和突变点,分析青铜峡建坝前后基流的变化特征以及变化规律,揭示水利枢纽工程对河川基流量变化的影响程度,以期为该流域水资源优化配置和水文模拟提供理论支持。
在基流计算过程中,一般以年基流量以及基流量占总径流量的比重(即基流指数,baseflow index,简称BFI)来量化基流与径流之间的关系[26]。为了分析青铜峡水利枢纽工程对黄河基流的影响,绘制了下河沿、青铜峡以及石嘴山水文站的年际基流变化规律,如图2、图3所示。图3 青铜峡径流基流年际变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]基流分割方法在寒旱区流域的适用性分析[J]. 黄文,李占玲,徐宗学,赵捷,赵焕. 水文. 2018(03)
[2]干旱区流域土地利用变化对基流的影响[J]. 杨倩楠,高海东,李占斌,王杰. 水土保持研究. 2018(03)
[3]两种自动基流分割方法在干旱半干旱地区的对比研究[J]. 李瑞,张士锋. 地理科学进展. 2017(07)
[4]数字滤波法在锡林河基流分割中的比较与应用[J]. 宋小园,朱仲元,焦玮,席小康,郝祥云,刘世利. 干旱区地理. 2016(06)
[5]2000-2012年宁夏黄河流域生态安全综合评价[J]. 彭月,李昌晓,李健. 资源科学. 2015(12)
[6]降水和人类活动对秃尾河流域基流的影响[J]. 白乐,李怀恩,何宏谋. 自然资源学报. 2014(12)
[7]近57年来和丰县气温和降水量的趋势性及突变特征[J]. 傅丽昕. 南水北调与水利科技. 2014(04)
[8]1919—2010年黄河上中游区径流量变化分析[J]. 李二辉,穆兴民,赵广举. 水科学进展. 2014(02)
[9]近55年新疆昭苏县气候变化特征及成因分析[J]. 李新新,宋友桂. 干旱区资源与环境. 2013(10)
[10]海流兔河近50年来基流变化特征分析[J]. 祖明娟,管仪庆,张丹蓉,沈晓金,李绣红,邵广文. 水资源与水工程学报. 2013(03)
硕士论文
[1]宁夏黄河流域气候与土地利用变化及其对径流影响研究[D]. 李帅.西南大学 2015
[2]基于SWAT模型的石羊河流域上游山区径流模拟研究[D]. 李成六.兰州大学 2011
本文编号：2997754
【文章来源】：河海大学学报(自然科学版). 2020,48(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
建坝前后BIF对比
基于不同的理论和方法,国内外学者提出了多种基流的分割方法,但由于缺乏试验资料以及涉及气候、水文、地质等多种科学,无法验证其结果的合理性,因此国内外学者尚未找出一种普遍认同的合理的基流分割方法[5-6]。图解法是依据流量过程线的几何特征,按照水文地质学者的经验以及流域的水文地质的特征来分割基流的传统基流分割方法。该方法操作简单,但计算结果粗略且只能对完整的波形进行分割。刘昌明等[7]进行基流划分时将最小月份的月流量作为基流。水量平衡法通过计算流域各水均衡项的水量得出基流量[8-10],其优点是参数具有明确的物理意义,缺点是操作难度高且参数较多。熊立华等[11]通过对牧马河流域进行基流分割发现:非线性水库法与数字滤波法得到的结果相差不大,认为非线性水库法可以客观合理地反映实际退水过程。物理化学法主要应用于圈闭性和单一性的山区流域,具有可操作性和可信度高的优点,是未来基流分割方法研究的方向之一,但成本较高,目前只应用于小流域。陈宗宇等[12]利用稳定同位素及化学方法估算出张掖—正义峡河道段地下水向河道平均排泄量占该段河流径流量的69%。数字滤波法[13-14]通过计算机自动实现,具有操作性强、可重复、普遍适用,且人为因素干扰等优点,被广泛应用于黄河流域等广大地区。宋小圆等[5]运用4种数字滤波方法探究了不同滤波方法滤波次数、滤波参数变化对基流分割结果的影响,结果表明Lyne-Holick数字滤波法模拟效果较好,且省时高效。李瑞等[15]等通过研究黄河上游药水河流域发现Lyne-Holick数字滤波法具有较好的应用效果。党素珍等[16]通过数字滤波法研究发现:黑河上游基流量年内变化呈先增后减的趋势,年际变化呈增加的趋势。王雁林等[17]在探讨黄河河川基流量演化规律及驱动因子时指出,水库修建对河川基流量衰减影响不大。白乐等[18]在研究降水和人类活动对秃尾河流域基流的影响时发现,水利工程的建设在一定程度上削减了地下水对径流的补给。王蕊等[19]分析了近40 a黄河中游径流情势变化,指出1970年以来黄河中游岔巴沟流域淤地坝的大量修建造成河流年径流减少30%以上。林学钰等[20]认为在修建有大型水利工程的黄河干、支流的径流资料,需要经过人工还原后,方可进行基流分割。窟野河流域内现存坝库约850处,总容量近55万m3,这些大规模的水利工程改变了该流域原有的下垫面水循环规律,其水文效应在20世纪80年代初期开始凸显,对河川基流量的衰减有一定程度的影响[3]。前人对黄河基流量的研究中,研究水利工程的建设对河川基流量影响的较少。黄河是人类活动最为频繁的流域之一,而青铜峡水利枢纽位于黄河上游东部季风区与西部干旱区域的交汇地带,此地区气候干旱、降雨量少,该水利工程的修建改变了地表水与地下水的补排给关系[21],因此,研究青铜峡水利枢纽建坝前后流域基流量的变化规律对维持该流域的生态平衡以及实现水资源优化配置具有重要作用。本文采用Lyne-Holick单参数数字滤波法对黄河上游下河沿水文站、青铜峡水文站以及石嘴山水文站的流量过程进行基流分割,运用Mann-Kendall非参数检验法分析基流的变化趋势和突变点,分析青铜峡建坝前后基流的变化特征以及变化规律,揭示水利枢纽工程对河川基流量变化的影响程度,以期为该流域水资源优化配置和水文模拟提供理论支持。
在基流计算过程中,一般以年基流量以及基流量占总径流量的比重(即基流指数,baseflow index,简称BFI)来量化基流与径流之间的关系[26]。为了分析青铜峡水利枢纽工程对黄河基流的影响,绘制了下河沿、青铜峡以及石嘴山水文站的年际基流变化规律,如图2、图3所示。图3 青铜峡径流基流年际变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]基流分割方法在寒旱区流域的适用性分析[J]. 黄文,李占玲,徐宗学,赵捷,赵焕. 水文. 2018(03)
[2]干旱区流域土地利用变化对基流的影响[J]. 杨倩楠,高海东,李占斌,王杰. 水土保持研究. 2018(03)
[3]两种自动基流分割方法在干旱半干旱地区的对比研究[J]. 李瑞,张士锋. 地理科学进展. 2017(07)
[4]数字滤波法在锡林河基流分割中的比较与应用[J]. 宋小园,朱仲元,焦玮,席小康,郝祥云,刘世利. 干旱区地理. 2016(06)
[5]2000-2012年宁夏黄河流域生态安全综合评价[J]. 彭月,李昌晓,李健. 资源科学. 2015(12)
[6]降水和人类活动对秃尾河流域基流的影响[J]. 白乐,李怀恩,何宏谋. 自然资源学报. 2014(12)
[7]近57年来和丰县气温和降水量的趋势性及突变特征[J]. 傅丽昕. 南水北调与水利科技. 2014(04)
[8]1919—2010年黄河上中游区径流量变化分析[J]. 李二辉,穆兴民,赵广举. 水科学进展. 2014(02)
[9]近55年新疆昭苏县气候变化特征及成因分析[J]. 李新新,宋友桂. 干旱区资源与环境. 2013(10)
[10]海流兔河近50年来基流变化特征分析[J]. 祖明娟,管仪庆,张丹蓉,沈晓金,李绣红,邵广文. 水资源与水工程学报. 2013(03)
硕士论文
[1]宁夏黄河流域气候与土地利用变化及其对径流影响研究[D]. 李帅.西南大学 2015
[2]基于SWAT模型的石羊河流域上游山区径流模拟研究[D]. 李成六.兰州大学 2011
本文编号：2997754
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