黄河未来输沙量态势及其适用性对策
发布时间：2021-06-24 15:56
[目的]探索黄河输沙预测的新思路,预估黄河未来输沙态势与输沙量水平,为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法]结合黄河流域水土保持生态修复现状,采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法,分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果] 1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用"左半抛物线"表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势,目前已达企稳状态;黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×108 t左右,在10%频率下为5.00×108 t左右,未来多年平均输沙量为1.40×108 t。[结论]为了维持黄河输沙量低稳状态,提升水土保持措施质量与标准,补齐"后水土保持"短板,构建完善的水沙关系调控体系,维持黄河下游河道冲淤平衡,是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。
【文章来源】：水土保持通报. 2020,40(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
1950-2019年黄河潼关站实测输沙量年际变化过程
黄河潼关站年输沙量单累积曲线如图2所示。黄河中游其他3个水文站(头道拐、吴堡、龙门)的输沙量变化曲线图略。这4站1950—2019年实测输沙量序列单累积曲线经验公式(1)的决定系数R2分别为潼关站0.999 2(最高),龙门站0.997 8,吴堡站0.997 4,头道拐站0.995 4(最小);潼关站1919—2019年的R2值亦达0.995 3。各站拟合公式统计检验均达到0.01置信度即极显著水平。以上分析表明,已有的4个水文站的实测输沙量序列均符合此规律。因此,根据自然辩证法中简单枚举法和完全归纳法的逻辑推理理论,可以推断黄河中游年实测输沙量序列的单累积过程分布符合“左半抛物线”规律。首先,根据黄河中游所有水文站年输沙量累积变化曲线和区域水土保持与生态修复现状,黄河输沙量数值不可能为负数,而开口向下的二次函数抛物线在达最大值后会开始逐渐减小,显然不符合实际。因此,笔者认为仅用开口向下的抛物线的左半段即“左半抛物线”描述其变化过程比较合理。其次,解析各站单累积曲线经验公式(1)发现,黄河输沙量在2019年左右基本达到或接近抛物线顶点,由于输沙量为非负值,因此即使未来输沙量值无限接近于零,曲线在达到顶点后仍存在逐渐增加的趋势。第三,分析“左半抛物线”斜率的变化过程可以发现,自1997年之后其斜率逐年变小,趋近于零。这表明自1997年以来,年输沙量累积值的增速整体呈稳定减小态势,亦说明黄土高原水土保持措施减沙作用的边际贡献率已逼近临界最大阈值。第四,分析并比较黄河中游1950—1996年与1997—2019年两个时段年降雨量以及日降雨量≥10,≥15,≥25,≥50 mm的统计特征值(平均值、均方差、偏态系数、最大值及最小值),1997—2019年与1950—1996年这两个降雨序列在统计学上属于一个整体。即两个时期降水特征基本一致。第五,黄河上中游地区的植被是影响产沙的关键因素。近年来,黄土高原土壤侵蚀显著降低[1],淤地坝几乎处于已无沙可淤的状态。根据MODIS遥感数据计算黄土高原水土流失区的植被覆盖度,发现该区植被盖度自20世纪90年代至2020年显著增加,丘陵沟壑区增加趋势尤为显著。黄土高原延河、北洛河以南区域植被未来恢复潜力有限,且该区目前的植被覆盖度已经接近其稳定减沙效益的阈值。这说明未来在该区难以通过提升植被盖度等植被措施达到大幅降低侵蚀产沙的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河泥沙未来变化趋势[J]. 王光谦,钟德钰,吴保生. 中国水利. 2020(01)
[2]黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征[J]. 高健翎,张建国,朱莉莉,马红斌,苏鹏飞,李骁. 水土保持通报. 2019(03)
[3]论黄河水沙变化趋势预测研究的若干问题[J]. 胡春宏,张晓明. 水利学报. 2018(09)
[4]黄河输沙量研究的几个关键问题与思考[J]. 穆兴民,胡春宏,高鹏,王飞,赵广举. 人民黄河. 2017(08)
[5]双累积曲线方法理论及在水文气象领域应用中应注意的问题[J]. 穆兴民,张秀勤,高鹏,王飞. 水文. 2010(04)
本文编号：3247391
【文章来源】：水土保持通报. 2020,40(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
1950-2019年黄河潼关站实测输沙量年际变化过程
黄河潼关站年输沙量单累积曲线如图2所示。黄河中游其他3个水文站(头道拐、吴堡、龙门)的输沙量变化曲线图略。这4站1950—2019年实测输沙量序列单累积曲线经验公式(1)的决定系数R2分别为潼关站0.999 2(最高),龙门站0.997 8,吴堡站0.997 4,头道拐站0.995 4(最小);潼关站1919—2019年的R2值亦达0.995 3。各站拟合公式统计检验均达到0.01置信度即极显著水平。以上分析表明,已有的4个水文站的实测输沙量序列均符合此规律。因此,根据自然辩证法中简单枚举法和完全归纳法的逻辑推理理论,可以推断黄河中游年实测输沙量序列的单累积过程分布符合“左半抛物线”规律。首先,根据黄河中游所有水文站年输沙量累积变化曲线和区域水土保持与生态修复现状,黄河输沙量数值不可能为负数,而开口向下的二次函数抛物线在达最大值后会开始逐渐减小,显然不符合实际。因此,笔者认为仅用开口向下的抛物线的左半段即“左半抛物线”描述其变化过程比较合理。其次,解析各站单累积曲线经验公式(1)发现,黄河输沙量在2019年左右基本达到或接近抛物线顶点,由于输沙量为非负值,因此即使未来输沙量值无限接近于零,曲线在达到顶点后仍存在逐渐增加的趋势。第三,分析“左半抛物线”斜率的变化过程可以发现,自1997年之后其斜率逐年变小,趋近于零。这表明自1997年以来,年输沙量累积值的增速整体呈稳定减小态势,亦说明黄土高原水土保持措施减沙作用的边际贡献率已逼近临界最大阈值。第四,分析并比较黄河中游1950—1996年与1997—2019年两个时段年降雨量以及日降雨量≥10,≥15,≥25,≥50 mm的统计特征值(平均值、均方差、偏态系数、最大值及最小值),1997—2019年与1950—1996年这两个降雨序列在统计学上属于一个整体。即两个时期降水特征基本一致。第五,黄河上中游地区的植被是影响产沙的关键因素。近年来,黄土高原土壤侵蚀显著降低[1],淤地坝几乎处于已无沙可淤的状态。根据MODIS遥感数据计算黄土高原水土流失区的植被覆盖度,发现该区植被盖度自20世纪90年代至2020年显著增加,丘陵沟壑区增加趋势尤为显著。黄土高原延河、北洛河以南区域植被未来恢复潜力有限,且该区目前的植被覆盖度已经接近其稳定减沙效益的阈值。这说明未来在该区难以通过提升植被盖度等植被措施达到大幅降低侵蚀产沙的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河泥沙未来变化趋势[J]. 王光谦,钟德钰,吴保生. 中国水利. 2020(01)
[2]黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征[J]. 高健翎,张建国,朱莉莉,马红斌,苏鹏飞,李骁. 水土保持通报. 2019(03)
[3]论黄河水沙变化趋势预测研究的若干问题[J]. 胡春宏,张晓明. 水利学报. 2018(09)
[4]黄河输沙量研究的几个关键问题与思考[J]. 穆兴民,胡春宏,高鹏,王飞,赵广举. 人民黄河. 2017(08)
[5]双累积曲线方法理论及在水文气象领域应用中应注意的问题[J]. 穆兴民,张秀勤,高鹏,王飞. 水文. 2010(04)
本文编号：3247391
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3247391.html
