无定河流域极端泥沙变化特征及其影响因素

近几十年来,全球气候变化异常,极端水文事件频繁发生,认识极端泥沙的动态变化并探究其可能影响因素对于预防泥沙灾害具有重要的现实意义。以黄河中游无定河流域为研究对象,从量级、时间、强度和频次4个方面,构建最大1日含沙量(Sx1d)、最大5日含沙量(Sx5d)、年最大1日含沙发生时间(DSx1d)、年最大5日含沙发生时间(DSx5d)、年均含沙量(Sint)、强含沙量(S95p)、极强含沙量(S99p)、高含沙水流日数(S200)共8个极端泥沙指标,采用Mann-Kendall趋势检验、圆分布统计法分析极端泥沙指标的变化趋势及时间分布特征,基于Pettitt检验判定指标变异时间,并应用RVA法定量评价各指标的变化程度,最后探讨降雨侵蚀力和生态建设措施对极端泥沙变化的影响,以及造成极端泥沙变化的主要因素。结果表明:(1)1958—2018年,无定河流域极端泥沙指标均呈显著减小趋势(p<0.05);(2)Sx1d的发生高峰期为6月30日至8月18日,Sx5d的发生高峰期为7月11日至8月17日,比Sx1d的发生时间更为集中;(3)S200发生中度改变,Sx1d、Sx5d、Sint、S95p和S99p发生高度改变,且S95p和S99p的改变度最大,改变度达-100%,极端泥沙指标整体改变度为83.72%,属于高度改变;(4)1963—1966年,降雨侵蚀力的降低在一定程度上导致无定河流域极端泥沙的减少;1982—2018年,NDVI和年累积坝控面积(A d)与极端泥沙指标均呈显著负相关(p<0.05),且通径分析表明,A d比NDVI对极端泥沙指标的直接作用更大,是影响极端泥沙变化的主要因素。研究成果有助于增强对无定河流域极端泥沙变化的认识,为制定泥沙灾害防范策略提供一定的理论依据。