基于刺槐年轮重建黄土丘陵区小流域年径流输沙研究

刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物。以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估。研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1—10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11—40 a)平均生长速率为(2.31±0.41)mm/a,较前期下降了44.60%。刺槐胸高断面积增量(BAI)在1—10 a平均以(5.46±2.13)cm^(2)/a的速度生长,在11—40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm^(2)/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退。(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关。其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P<0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P<0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P<0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P<0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P<0.05);与上年6月、上年10月—当年1月及当年3月—8月PDSI显著正相关(P<0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长。(3)1978—2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段。流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P<0.001)。(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P<0.02),方法可行。比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期。利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考。

黄河中游河龙区间植被覆盖变化与径流输沙关系研究

黄河中游河口镇至龙门区间(河龙区间)是黄河主要的多沙粗沙区,黄河泥沙主要来源于此。为揭示近10年退耕还林工程实施以来河龙区间植被覆盖恢复过程及其对河龙区间径流输沙的影响,该文基于GIMMS和SPOTVGT两种遥感数据,采用GIS空间分析方法研究了1981-2007年河龙区间植被覆盖时空变化及其与径流输沙的关系。研究发现:1981-2003年河龙区间归一化植被指数(normal difference vegetationindex,NDVI)整体呈上升趋势,位于其西北部地势平坦的沙地草滩区植被NDVI上升趋势显著,而黄土丘陵沟壑区和山地森林区的植被NDVI呈下降趋势。②退耕还林工程实施以来,1999-2007年河龙区间植被NDVI在降水偏低的背景下,仍表现出显著的上升趋势,植被覆盖恢复同势强劲。植被NDVI上升最显著区域位于黄土丘陵沟壑区,即窟野河、秃尾河、无定河中下游以及延河中下游地区。从前后两个时期对比看,后期NDVI较前期提高10%以上和20%以上的区域分别占总面积的72.5%和36.4%。③1950-2007年河龙区间产流量、产沙量呈减少趋势,尤其自20世纪80年代以来,减少趋势非常明显。与1950-1969年相比,1980-2007年产流量和产沙量分别减少了34.8×108m3和6.4×108t,占前期的49.4%和64.9%。④河龙区间植被NDVI与产流量、产沙量存在正相关关系,但退耕还林工程实施后,这种同步波动关系发生扭转,表现为植被NDVI上升,产流量、产沙量下降。虽然降水偏少是河龙区间产流、产沙下降的重要原因,但植被恢复可能加剧了该趋势。

基于坡面径流输沙模型的湘中红壤丘陵区土壤有机碳流失模拟研究

坡面径流是泥沙和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失的主要动力.本研究以典型湘中红壤丘陵区坡耕地(翻耕和免耕)为研究对象,通过野外径流小区模拟降雨试验,对已建立的以径流率为变量的对数线性回归坡面径流输沙模型进行修正,并结合泥沙中SOC的富集特性,建立湘中红壤丘陵区的坡面SOC流失模型.研究结果表明:坡面SOC流失模型能够有效地应用于湘中红壤丘陵区次降雨过程中坡面SOC流失的模拟中,且具有较好地模拟效果,SOC流失率模拟平均误差在30%左右,决定系数在0.85以上;同时模拟结果表明,泥沙和SOC流失过程在坡面径流侵蚀影响下呈现波动状态,表现为产流开始后10min泥沙和SOC流失呈增加趋势,其后在波动中逐渐趋于平稳;通过比较翻耕和免耕条件坡面径流输沙和SOC流失模型,结果显示侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失率大于免耕方式.非侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失状况与免耕方式一致.

1956-2018年资江干流径流输沙演变规律与特征分析

研究资江径流泥沙演变规律与变异特征,了解资江干流径流变异与输沙量变化情况,为流域水资源可持续利用提供政策建议。根据资江流域干流主要控制站1956-2018年长时间序列径流量和输沙量数据,运用累积距平法、M-K法、集中度与集中期、小波分析法和均值差异T检验法等分析资江年径流量和输沙量的演变规律与特征。结果表明:(1)径流量不同年代时段的变化率-18.2%~25.8%,Z统计值为0.7058,径流量变化趋势不显著;而输沙量减少趋势较为明显,Z统计值为-5.0592,通过信度99%的显著性检验;(2)资江年径流量未发生明显的突变,而输沙量在1995年发生了突变;(3)资江径流存在第一主周期为26a的周期性,输沙量存在第一主周期为34a的周期性规律;(4)资江径流量变化存在1956-1966年、1982-1988年2002-2015年3个少水期,1967-1981年、1989-2001年、2016-2018年3个多水期,输沙量变化存在1956-1976年、1988-1997年2个多沙期,1977-1987年、1998-2018年2个少沙期;(5)径流量集中度为31.8%,输沙量集中度为73.7%,资江径流泥沙年内分配不均匀性特征明显。

长丰河流域径流量和输沙量相关性及变化规律分析

依据成县水文站1959-2021年实测径流泥沙数据,计算分析径流量和输沙量的年内年际变化规律。结果显示,输沙量和径流量的年际变化都比年内变化稳定,而且都有减小的趋势,但年输沙量减小趋势更加显著,用Pearson、Correl、Rsq相关系数分析二者的相关性,用累积距平值法分析突变点并用Yamamoto法对突变点进行检验,得出1968年、1993年、2009年是径流量的突变点,2009年是输沙量的突变点。

降雨和土地覆被变化对三川河流域水沙的影响分析

黄河流域气候变化和人类活动对流域水沙过程均产生了深刻的影响。该研究以晋西三川河流域为对象,基于1999-2019年实测水文数据和遥感影像,采用M-K法揭示降雨量、径流量与输沙量的变化特征,结合回归分析法阐明降雨和土地覆被变化对径流、输沙的影响。通过研究,可科学认识降雨和土地覆被变化对三川河流域水沙突变的影响,对黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。

洞庭湖来水来沙特性浅析

根据长江三口和湘、资、沅、澧四水不同年代水文泥沙资料 ,分析了洞庭湖来水来沙总体构成及其变化规律 :三口来水占 34 % ,来沙占 81% ,来水量和来沙量及所占比重均呈逐年递减的趋势 ,四水来水占 57% ,来沙占 2 0 % ,但所占比重呈逐年上升的趋势。

黄土高原流域水沙变化研究进展

人类活动和气候变化是影响流域水文过程的两大驱动因素,径流输沙是流域水文过程的总体反映,变化环境下径流输沙的变化规律与成因分析是水文学和全球变化研究的热点问题。黄土高原是我国水土流失最严重的地区。20世纪50年代以来,黄土高原地区开展了大规模的生态环境建设和水土流失综合治理,显著改变了流域土地利用和植被覆盖。下垫面条件改变与气候变化综合作用,使得流域水沙情势发生剧变。围绕黄土高原流域水沙变化的时空尺度特征与驱动机制,总结了径流输沙和水沙关系变化特征的研究结果,归纳了径流输沙变化的归因分析方法与人类活动和气候变化影响的贡献分割结果,探讨了气候变化、植被恢复、水土保持工程措施以及流域景观格局对水沙变化的影响机制。未来应加强流域水沙演变的时空尺度特征特别是水沙关系非线性特征的定量研究,阐明极端事件对水沙动态的影响与贡献;开展水沙变化影响机制的多要素综合解析,发展耦合地表覆被动态特征和气候变化的降雨⁃径流⁃输沙模型,揭示生态恢复与水沙演变过程互馈机制;开展未来气候变化、社会经济发展和生态建设工程情景下水沙动态的趋势预测,为黄土高原生态综合治理和水资源管理与黄河水沙调控提供策略建议。

生态恢复对流域水沙演变趋势的影响--以北洛河上游为例

黄土高原生态环境恶劣,水土流失严重。选择退耕还林(草)程度非常显著的陕北吴旗县所在北洛河上游为研究区,探讨黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理及大幅度退耕背景下流域水、沙等生态要素的演变规律,分析人类活动的影响贡献程度,为黄土高原生态治理及环境效应分析提供理论依据。结果表明:在1963—2009年期间年降雨量没有显著变化背景下,同时期流域年径流量和年输沙量均呈现极显著减少趋势,年均减少率分别为0.28 mm/a和180 t km-2a-1,其突变时间均发生在1979和2002年,具有很好的同步性。与1979年前相比,20世纪70—80年代水土流失综合治理以及1999年后退耕还林(草)的事件背景,使汛期和平水期径流量逐时段减少,而枯水期径流量反而持续增加。输沙量呈持续性大幅度减少态势,且其减少程度远大于径流量的变化程度。水土流失综合治理和退耕还林(草)工程实施等人类活动,对流域径流量减少的影响贡献程度分别为38.2%和51.4%,对输沙量减少的影响程度分别为74.7%和86.7%。研究结果提示,黄土高原生态环境的大幅度改善在区域尺度上已经表现出一定程度上削洪补枯的水文效应特征,以及林草措施减水更减沙的良好生物治理效果。

浅谈岚河流域水文特性

本文分析了岚河流域的自然地理、气候与降雨、蒸发、暴雨洪水及泥沙等特性,探讨了流域内气象水文自然因素的内在联系,总结了流域内降雨、蒸发、暴雨洪水及泥沙的一般规律,可为水资源保护和开发利用、防汛抗旱提供参考。

昆明松华坝水源地水沙特征及变化趋势分析

径流与输沙变化是水源地健康的重要表征。利用昆明松华坝水源地中和水文站1961-2011年径流和1966-2011年输沙数据,运用集中度与集中期、R/S分析等方法,对松华坝水源地径流和输沙变化、年内分配及未来趋势变化进行了定量分析。结果表明:径流和输沙均呈下降趋势,2009-2011年连续干旱导致径流和输沙骤减;输沙年内分配集中度高于径流,径流和输沙年内分配集中度分别呈下降和上升趋势;径流和输沙分别出现26和24年的长周期,径流和输沙多年平均集中期分别出现在8月中旬和上旬,且均呈提前趋势;径流未来仍将延续下降趋势,但趋势性不强,输沙未来变化趋势具有不确定性;径流和输沙年内分配集中度仍将分别延续下降和上升的趋势,且输沙年内分配未来变化的趋势性更强。

官厅水库水文特性统计分析

介绍官厅水库流域概况以及气象、水文基本情况,利用水文统计分析方法,分析了官厅水库自建库至2010年径流、泥沙、降水及蒸发等水文特征的变化规律,为水资源保护与合理开发利用、防汛抗旱等提供参考。