晋西北黄土高原地区径流变化特征及动因分析——以昕水河流域为例

选取晋西北昕水河大宁水文站1956～2000年的径流资料,应用多种数值分析方法对其径流变化特征进行了分析研究,同时分析径流变化动因,初步估算了人类活动对径流的影响。结果表明:流域径流年内分配不均,集中程度高;年际变化大,丰水历时短,枯水历时很长;存在一个5～6年左右的变化周期;流域年径流量下降趋势及变异显著;相对于气温升高及降水量变化,人类活动引起下垫面变化是径流量减少的主要原因。

昕水河流域水保生态工程土壤理化性质变化分析

通过对昕水河流域水土保持生态工程项目实施后梯田与林地土壤理化性质变化的分析,探讨了坡改梯与水保林地对土壤理化性质的影响。结果表明,坡改梯后,土壤养分含量增加,降水转化效率和氮素转换效率提高,林地在枯落物数量基本相同的情况下,灌木沙棘和柠条的容水量大于乔木刺槐和油松,随着土层厚度增加,灌木林地土壤容重增加、孔隙度减小,但与荒坡地相比,灌木林地土壤容重减小、孔隙度增大,养分含量增加。因此,水土保持林可以降低土壤容重,增大土壤孔隙度,改善土壤结构,提高土壤肥力。

昕水河流域“水文法”基准期降水输沙相关关系统计方法研究

【目的】基于昕水河流域日尺度降雨和输沙数据,分析1958−2015年昕水河流域降水与输沙变化趋势及相关关系,比较年降雨量、汛期降雨量、侵蚀性降雨量、轻度产沙降雨量、中度产沙降雨量、强度产沙降雨量等6种统计标准和降水空间分布对“水文法”基准期分析降水输沙相关关系的影响,筛选最佳的降水输沙相关关系统计方法,提高“水文法”的计算精度。【方法】利用Mann-Kendall非参数检验方法分析降水量与输沙量变化趋势,双累积曲线法判定“水文法”基准期,Pearson相关分析法比较水沙关系相关性结果。【结果】昕水河流域年降水量无显著变化趋势,年输沙量呈显著下降趋势;6种统计标准下的水沙关系相关性由高至低依次为:强度产沙降雨量、年降雨量、侵蚀性降雨量、中度产沙降雨量、轻度产沙降雨量、汛期降雨量;低降雨强度但高降雨量降雨事件对研究区产沙贡献小,剔除产沙无效降雨能提高水沙关系相关性;午城、黄土、蒲县雨量站水沙关系相关性较好,大宁、桑峨雨量站水沙关系相关性较差。【结论】昕水河流域年输沙量变化与三北防护林及淤地坝建设等地表人类活动变化直接相关;研究区的产沙主要发生在夏秋季的强降雨事件中,强度产沙降雨量用于降水输沙相关关系研究结果最优,汛期降雨量不适用于降水输沙相关关系研究,产沙无效降雨会增加水沙关系研究的偏差,在缺乏降雨强度准确数据时,应选择降雨历时短、降雨量大的产沙有效降雨进行水沙关系分析;在流域尺度,降水空间分布对降水输沙相关关系有影响,距流域出口站距离较近雨量站降水数据的水沙相关关系较好。

自动基流分割方法在黄土高原昕水河流域适用性分析

【目的】昕水河流域是晋西北黄土高原重点流域内的代表性河流,是黄土高原水土流失最严重的地区之一。在黄土高原昕水河流域选择适宜的基流分割方法十分重要。【方法】本文以黄土高原昕水河流域大宁水文站1956—2014年实测径流资料为基础,采用目前国内外普遍采用的4类8种自动基流分割方法进行基流分割,包括数字滤波法(Lyne-Hollick滤波法(DF one)和Eckhardt滤波法(DF two))、基流指数法(标准法和改进法)、时间步长法(固定时间间隔法、滑动时间间隔法、局部最小值法)和PART法,并利用Nash-Sutcliffe系数(E值)和平均相对误差法(MRE值)对基流分割结果进行评价,并通过基流指数特征值和流量过程线,分析不同基流分割方法在昕水河流域的适用性。【结果】DF one(0. 925,3次)的准确度更高(E=0. 76,MRE=1. 24%),所分割基流过程线较为平滑,能够较好的反映出昕水河流域流量过程线退水段的物理规律。【结论】应用DF one(0. 925,3次)对昕水河流域进行基流分割是一种稳定可靠的方法。昕水河流域多年基流量平均值为0. 45亿m3,多年平均基流指数为0. 366。