城市化对甘肃省牛谷河沉积物氮磷分布的影响

人类活动往往伴随着不同程度的水体污染物排放,对当地河流存在较大影响。为探究城市化发展差异对流经河流沉积物营养盐的分布影响,文章沿甘肃省牛谷河布设了42个断面,根据城市化程度差异划分了村落、乡镇和县城3种不同的区域,并分析了河流沉积物中营养盐含量特征及牛谷河营养盐与城市化之间的关系,结果表明:(1)牛谷河总氮总磷含量(ρTN、ρTP)在不同城市化水平区段存在显著差异,p<0.05差异系数为0.673,ρTN和ρTP皆呈村落段<县城段<乡镇段态势;(2)从离岸关系看,牛谷河沉积物中ρTN和ρTP分布呈明显的两岸低于河心的特征;(3)垂直分布角度分析发现,牛谷河沿岸城市化起步时间上表现为县城段早于村落段早于乡镇段,还表现出了城市化程度越高垂直分布离散性越大的特征;(4)Spearman相关性检验表明,在0.01水平上牛谷河沉积物ρTN和ρTP在全空间分布上呈显著相关,二者具有高度的同源性;(5)表层沉积物中ρTN和ρTP的蓄积与城市化水平相关,且同特征指标满足y(TP)=9.146×10-7x2+0.012x+722.578、y(TN)=2.434×10-9x2+4.135×10-6+0.425的关系,R2(TP)=0.787、R2(TN)=0.954。综合来看,不同城市化水平决定了河流ρTN、ρTP的分布差异,且沉积物中ρTN和ρTP的蓄积与城市化人口参数存在高度的关联性,在营养盐输入以外源为主的流域这种类似的规律可能普遍存在。

牛谷河流域降水径流关系模型研究

根据牛谷河流域实测水文资料,分析了流域降水、径流变化规律,结果表明:牛谷河流域降水、径流历年均呈减少趋势,年内分配不均,主要集中在汛期,何家坡站5-9月降水量占全年的78.2%,6-9月径流占全年的66.9%。以前期影响雨量为参数,建立了牛谷河流域次降水-径流关系模型,相关关系较好,相关系数达到0.809,通过实测值验证,拟合公式满足水文情报预报的精度要求。充分利用小流域实测水文数据,分析水文要素的变化规律,可为区域防汛抗旱、水资源管理和生态环境治理提供重要依据。

通渭县牛谷河径流与输沙特性及相关性分析

为了研究通渭县牛谷河多年来径流与输沙的变化特性及其相关性,以何家坡水文站为研究对象,在该站1978-2020年共43年径流、输沙资料基础上,采用水文统计法分析了牛谷河径流和输沙的年际变化规律、年内分布情况和突变等变化特性。采用曼-肯德尔法对径流和输沙时序进行突变性检验,利用皮尔逊法和斯皮尔曼法对径流和输沙的相关性进行了分析。分析结果如下:年径流量呈显著减少趋势,月平均径流量主要集中在6-8月,占全年平均径流量的60.4%;径流与输沙之间相关性显著,为正相关;年径流量序列与年输沙量序列均未发生显著突变;年径流量和年输沙量均呈逐年减少趋势。

牛谷河表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价

以牛谷河沿河及西河入牛谷河口布置的36个采样点为研究对象,采用SMT法、元素分析仪法、重铬酸钾法和筛析法对表层沉积物总磷(TP)、总氮(TN)、有机质(OM)和粒度进行监测,分析其空间分布规律及TN、TP、OM的相关性,并运用综合污染指数法和有机污染指数法对牛谷河表层沉积物污染现状进行评价。结果表明:牛谷河表层沉积物中TN、TP、OM的均值分别为697.18,920.31 mg/kg和4.47%,TN、OM空间上表现为中游高于上下游(A、B段>C、D段),TP则为中下游高于上游(A、B、D段>C段);各段表层沉积物中C/N表明:C、A、D段有机质主要来自外源,B段内外源基本平衡;综合污染指数和有机污染指数均值分别为1.38和0.19,2种评价结果均显示牛谷河表层沉积物为轻度污染状况,其中TP的污染指数(STP)均值达到1.36,为重度污染;指标间的Pearson相关性分析表明,TN、TP、OM三者间均呈显著正相关(P<0.01)。

渭河上游典型小流域水文特征差异性分析

根据渭河流域两个典型小流域的实测水文和气象资料,分析了不同气候和下垫面条件的流域水文特征及其差异性.结果表明:清源河和牛谷河流域的年平均气温呈上升趋势,降水、径流、泥沙、降水径流系数均呈减少趋势;两个流域的降水、径流和泥沙历年变化不一致,1998-2013年清源河流域降水量相对牛谷河流域减少了8.6%,1993-2013年牛谷河的径流相对减少了21.4%,2000-2013年清源河的泥沙相对减少了24.0%;两个流域的面积、河长、海拔、植被覆盖率等流域特征值相对差在-29.4%^-4.5%之间,气温、降水等气候特征值相对差在-27.4%~16.7%之间,而径流特征值相差较大,相对差在-90.2%^-84.7%之间,泥沙特征差异性更大,相对差在292%~347%之间.对气候、下垫面和人类活动对水文要素的影响进行了研究,受人类活动的影响,清源河流域1996-2013年年径流减少11.6%,牛谷河流域1993-2006年年径流减少25.9%,2007-2013年再减少10.5%,研究人类活动的调水减沙效应,对流域综合治理、生态环境建设具有一定的指导意义.同时,充分利用不同小流域实测水文气象数据,分析水文气象要素的变化规律,可以为分布式水文模型研究和中小河流洪水预警预报提供重要依据.