环境变化对秃尾河流域径流情势的影响研究

发布时间：2020-07-19 23:27

【摘要】：影响径流变化的因素大致上分为气候变化和人类活动变化,其中气候变化直接影响了径流过程的水量来源和补充,而人类活动则使流域下垫面在短时间内发生改变,进而改变了径流的产汇流过程。黄河中游黄土高原区水土流失严重,其生态环境十分脆弱。20世纪60年代以来,大量的人类活动如水土保持、煤炭开采、水利工程建设、地下水开发利用等等,不同程度地改变了流域下垫面条件,使得该区域的径流情势及洪水在过去的几十年里经历了较大的变化。本文以秃尾河流域作为研究对象,从年际变化、年内变化和次暴雨-次洪变化三个时间尺度进行分析研究,运用多种统计分析方法和模型,探讨环境变化对其径流变化的影响程度。主要研究内容和研究成果如下:(1)对气象要素和径流的年际变化进行了研究。选取1967-2010年的径流深、降水量和潜在蒸散发量的资料序列,研究分析三者的年际变化情况,发现尽管气象要素造成了径流的小幅减小,但径流深的实际变化更为强烈,与气候要素的变化并不一致,认为该现象的出现与人类活动对下垫面改造有关,变异诊断结果为1979年和1996年,进而利用Budyko方程定最计算径流受到人类活动和气候变化影响的贡献率情况,研究发现从1967-1978年到1979-1995年,径流深减小了32.66mm,其中气候变化占比57.95%,人类活动占比42.05%;相对于1967-1978年系列,1996-2010年系列的径流深减小了55.07mm,其中气候变化的贡献率为24.19%,人类活动的贡献率为75.81%。人类活动的影响均为促使径流深减小目影响程度增大,而气候变化对径流的影响程度则相对减弱。(2)对气象要素和径流的年内变化进行了研究。通过不均匀系数、完全调节系数、集中度和集中期等参数对径流深和降水量、潜在蒸散发量进行计算,分析气候要素和径流在年内分配尺度的变化可知,降水量的集中程度最高,潜在蒸散发量次之,而径流深最低,三者的年代变化走势一致,均表现为下降-升高-下降。以其变化差异佐证径流受到人类活动的影响,径流深的年内分配的变异点诊断为1996年,进而通过累积斜率变化法定量计算径流年内变化中受到人类活动和气候变化影响的贡献情况,由计算结果可知,对于不均匀系数的变化,气候变化和人类活动的贡献率分别为77.67%和22.33%;对于完全调节系数的变化,人类活动和气候变化的贡献率分别为38.72%和61.28%;对于集中度的变化,人类活动和气候变化的贡献率分别为41.62%和58.38%。研究发现气候变化是影响秃尾河流域径流年内变化主要的驱动因子,它在一定程度上决定着径流年内分配的集中程度,但人类活动对径流年内分配的均化作用也不容小觑,气候变化促使径流深的年内分配集中程度增大,而人类活动的作用是使径流年内分配更平均,两者抵消后,气候变化的贡献占主导作用。(3)对洪水要素的变化进行了模拟分析。利用多水源TVGM模型对次暴雨-次洪过程进行验证,洪峰、洪量的误差均在20%以内,模型适用性较好,然后将15场暴雨过程在三个阶段分别进行洪水模拟,发现洪水要素(洪峰、洪量、洪峰滞时)的变化规律基本一致,研究表明,人类活动对下垫面的改造,例如煤矿开采对地表植被的破坏、水保措施对地表植被的修复,均不同程度地影响径流的产汇流过程,从而使次洪在1979-1995年阶段洪峰增高,洪量增大,洪峰滞时缩短,在1996-2010年阶段洪峰降低,洪量减小,洪峰滞时延长。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P333
【图文】：

分布情况,秃尾河,流域水系,测站

2.秃尾河流域概况及其下垫面变化情况分析网，资料长度均为 1967-2010 年。流域水系及测站分布情况见图 2-2，各测站基表 2-1。本文研究分析选用的资料分别为位于流域出口断面的高家川水文站的径流资料森多边形法加权计算的流域面降水量、利用气象数据资料和彭曼公式求得的榆蒸散发量。

地形图,秃尾河,类型

土保持措施调查三个方面分析人类活动对下垫面变化的影响。利用变化情势的影响因素很多，土地利用变化是重要因素。区域降水、蒸发和利用类型的影响，最终影响水文循环。特别是降水下渗能力容易受到，通常情况下降水下渗能力大小关系为：林地＞草地＞耕地＞城乡工究以 1986 年、1995 年和 2008 年三个时期的黄土高原 1：10 万土地数据，利用 ArcGIS 10.2 相关工作模块，计算得到土地利用的空间变据。首先应用 ArcGIS 的流域分析模块，对 DEM 数据和地形图数据得到研究区域秃尾河的流域边界，然后对流域内各省的基础数据进行等操作，分别得到三个时期土地利用的数据成果[49]。述计算的基础上，进一步对秃尾河流域土地利用的变化进行研究分析理和分析对比，将土地分类为六种类型：耕地、林地、草地、水域、、未利用地。三个时期土地利用类型栅格图见图 2-3。

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西安理工大学硕士学位论文,1,P PPEE EP P PEEP P 当 1时当 >1时=0时，Budyko 曲线则达到下限，PE RP P ng 指出上述几种 Budyko 方程尽管表达形式不同，但当取适当参数时，会重合。如，当 =0.6 时，Wang 的方程曲线便与无参数的 Budyko 的 =（2-√2）/2≈0.29 时，Wang的方程曲线与 Fu的方程曲线重叠。

【参考文献】