秃尾河流域河川径流组分变化及归因分析

[目的]探究秃尾河流域河川径流组分和基流指数(BFI)的变化特征,阐明环境因子对其变化的影响,识别主导因子,为流域水资源管理提供科学依据。[方法]以黄河中游的秃尾河流域为研究区,分析了1958—2017年流域地表径流、基流和基流指数(BFI)的变化,并通过相关性分析、弹性系数等方法定性定量分析了环境因子对它们的影响。[结果]地表径流和基流分别以4.55,9.73 mm/10 a的速度显著下降(p<0.01),BFI呈显著上升趋势(p<0.05)。地表径流(或基流、BFI)对潜在蒸散发、归一化植被指数(NDVI)和土壤含水量的变化高度敏感。NDVI和潜在蒸散发是导致地表径流(-34%,-29%)、基流(-39%,-29%)和BFI(33%,31%)变化的主要原因。[结论]植被恢复的直接及潜在水文效应对于河川径流组分减少发挥着重要作用。河川径流组分变化及其与环境变化之间的关系可为水资源和植被的可持续性提供理论依据。

秃尾河流域暴雨洪水产沙特性的研究

用秃尾河流域实测降雨洪水泥沙资料 ,对流域的暴雨洪水泥沙特性做了较为全面系统的分析 ,阐明了秃尾河流域泥沙来源 ,揭示了冻融侵蚀、风蚀和水蚀的共同作用是导致高含沙水流发生的机理 ,以及次暴雨洪水泥沙输移比小于 1的特性 。

陕西秃尾河晚三叠世孢粉植物群及其环境意义

本文基于陕西北部秃尾河地区上三叠统发现的孢子花粉化石 31属 4 8种的研究 ,建立了研究区晚三叠世孢粉植物群。根据孢粉植物群的特征探讨了该区晚三叠世生态环境及其与石油和煤炭形成的关系。研究结果认为 ,暖湿 (或湿热 )

秃尾河径流特性及人类活动对径流的影响分析

采用秃尾河高家川水文站1956-2005年实测月径流量,对径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度进行了详细计算;利用滑动平均法和Mann-Kendall秩次相关检验法分析了年径流的变化趋势,最后定量分析了降水和人类活动对径流的影响。结果表明,自20世纪70年代以来流域径流年内分配比较均匀,其中8月份径流量最大;年径流量有明显的下降趋势,自80年代以来人类活动是引起径流急剧减少的主要因素,且影响力度一直在增加。

秃尾河流域水土保持措施对河流泥沙变化的影响

水土流失治理的水沙效应研究是水土保持规划与治理实践的重要理论基础。以秃尾河流域降水、径流、泥沙等资料为基础,采用Mann-Kendall秩次相关法和距平累积方法分析降水、输沙特征及其变化。结果表明:秃尾河流域输沙量在多年变化中呈明显下降趋势;针对影响流域输沙变化的降水和人类活动因素,结合时间序列对比分析法和降水-输沙双累积曲线,定量计算出不同时段的输沙衰减量以及降水变化和水土流失治理导致的减沙量及其所占比重。分析表明:不同时段水土保持措施对秃尾河流域输沙变化的影响差异很大,流域20世纪70年代之后输沙衰减的主要驱动力是水土保持措施;水土保持措施对秃尾河流域7月、8月输沙量影响最大。

秃尾河流域表生生态环境评价指标体系研究

以秃尾河流域为例,从地下水与表生生态环境关系的野外调查入手,以地下水为主线,在深入分析流域表生生态环境问题的驱动力的基础上,建立了流域表生生态环境递阶层次评价指标体系,并对流域表生生态环境现状进行了评价。评价结果表明,流域生态环境现状总体较好,其中盖沙丘陵区和沙漠区是流域水资源与生态环境保护的重点。

秃尾河上游流域土地荒漠化遥感动态研究

针对秃尾河上游流域土地荒漠化问题,基于地表反照率-植被指数特征空间理论,利用1989年、2002年和2011年TM、ETM遥感数据为数据源,提取该区荒漠化信息,并开展动态监测研究,从中探索该区域荒漠化动态变化特征和规律,为生态环境建设和经济发展提供参考。结果表明:1)地表反照率-植被指数特征空间方法指标简单,易于获取,有利于研究区荒漠化信息提取。2)22年来研究区荒漠化总面积持续减少,程度不断减轻,不同类型荒漠化土地动态度各不相同,并且其重心均有向西北方向移动规律。3)研究区生态环境趋于好转,主要得益于一系列积极的治理沙地措施和政策。

水土保持措施对秃尾河径流的影响

在黄土高原地区,水土保持措施是影响流域产汇流的重要因素之一。本文采用双累积曲线、时间序列分析等方法,分析秃尾河流域降水及河川径流、暴雨洪水特征变化及其对流域水土流失治理的响应。结果表明:流域多年平均降水量406.4mm,河道多年平均径流量3.4亿m3,1977年后年径流量呈显著性减小趋势。与1977年之前相比,在水土保持措施影响下,汛期径流量占年径流量比例下降,枯水期径流量比例上升,季节分配趋于均匀。相似降水条件下,场次洪水总量、洪峰流量减少,洪水过程均化。

基于污染带特征指标控制的秃尾河流域总量研究

秃尾河作为黄河上游主要一级支流,是陕西省内重要的水源及纳污河段,故开展秃尾河总量控制研究对保护流域内水环境质量及维持西北、华北区域社会经济稳定具有重要意义.提出了以污染混合带长度与污染混合均匀断面水质质量浓度等污染带特征指标作为控制因子来进行污染控制总量确定的方法,并利用已率定验证合理的秃尾河二维水环境数学模型,分别对现状排污方案、区域环评规划排污方案及后续水环境研究专题报告专家推荐削减方案等3套不同方案进行水质模拟,通过对不同方案形成的污染带特征进行分析,得到以下结论：根据秃尾河流域水质、水文同步监测数据率定秃尾河水环境数学模型,确定了二维模型参数,其中糙率R为0.029~0.033;COD的降解系数为0.10~0.14 d-1,氨氮降解系数为0.09~0.12 d-1,污染物横向扩散系数为0.88 m2/s.根据模型计算结果,确定专家推荐削减方案可满足控制条件,即基于污染带特征指标控制下的秃尾河流域控制排放总量分别为氨氮0.185 t/d,COD 1.25 t/d.

秃尾河流域表生生态环境现状评价

以地下水为主线,开展流域表生生态环境评价的方法研究尚处于发展之中。以秃尾河流域为例,紧紧围绕地下水这条主线,在建立流域表生生态环境递阶层次评价指标体系和评价标准的基础上,尝试采用模糊综合评判方法与模糊迭代自组织数据分析技术相结合,开展流域表生生态环境现状评价。评价结果表明,流域生态环境现状总体较好,其中盖沙丘陵区、河流源头和河谷阶地区及沙漠区是水资源与生态环境保护的重点,这些研究为评价生态环境脆弱区水资源开发利用对表生生态环境的影响以及保护流域水资源与生态环境提供了科学依据。评价结果与流域生态环境实际更为吻合,规律性更明显。

SWAT模型及SUFI-2算法在秃尾河上游流域径流模拟中的应用

通过构建处于干旱和半干旱地区的秃尾河流域(上游)的水文、气象、土地利用土壤等数据库,利用基于分布式的SWAT模型对该流域的水文过程和产流机制进行模拟,并通过改进的SUFI-2算法对模型参数进行不确定分析、率定和验证,探讨SWAT模型在干旱和半干旱流域的适应性。采用1977—1983年的月径流实测数据进行模型率定,用1984—1989年的月径流数据进行模型验证。验证结果表明:该研究流域年径流相关系数(R2)和模型效应系数(Ens)均小于0.6(通常认为当模拟结果期望值大于0.6时,模型能比较准确地描述了研究流域的水文过程);月径流相关系数和模型效应系数超过或者接近0.6的水平;汛期(5—10月)模型径流相关系数和效应系数最高(超过或接近0.8)。研究表明通过改进的SWAT-SUFI模型能较好地模拟研究流域的汛期径流,而对全年径流和枯水期的径流模拟不够理想。

基于GIS的秃尾河流域表生生态环境现状评价

以秃尾河流域为例,围绕地下水建立了流域表生生态环境各评价指标的评价标准。根据自主开发的基于MAP-G IS的生态环境评价与预警信息系统,采用模糊综合评判法对秃尾河流域表生生态环境现状进行了评价,结果表明,该流域生态环境现状总体较好,其中盖沙丘陵区、河谷阶地区及沙漠区是水资源与生态环境保护的重点。

基于GIS的秃尾河流域地质生态环境评价

揭示了秃尾河流域地质生态环境的影响因素,提出了地质生态环境状况分级标准。以MAPGIS为平台建立地质生态环境评价信息系统,对秃尾河流域地质生态环境状况进行了分析评价。以GIS为基础进行地质生态环境评价,实现了地质生态环境信息存储、管理、查询、分析评价及结果表达等的一体化与可视化,评价过程和结果更加直观地反映了地质生态环境状况的空间分布规律及其变化特征。

秃尾河流域水沙特性变化分析

秃尾河是黄河中游河龙区间一条多泥沙河流,通过对其降水、径流和泥沙等水文资料的分析,重点讨论了20世纪70年代前后降雨量、径流量和泥沙量的变化,认为70年代以前降雨、径流和泥沙总量大于70年代以后,粗颗粒泥沙逐渐向细化的趋势发展,与天然状态相比,流域水沙关系发生了变化。

气候变化对秃尾河流域径流量的影响

为探讨秃尾河流域径流量对气候变化的关系，利用秃尾河流域1970～2005年36a来的气温、降水和天然径流量数据，对该流域气温、降水和径流量年际和季节性的变化特征及趋势进行了分析，研究了气候因子与径流量的相关性。研究结果表明：秃尾河流域年平均气温呈现明显升高趋势，以冬季升温为主；年降水表现为缓慢减少趋势，降水减少主要表现在夏秋季节；年径流量表现为显著减少趋势，且以春夏季节减少为主；年径流量与流域年平均气温呈显著的负相关性，而与年降水呈相对较强正相关性，同时径流量与气温、降水间的相关性在不同季节及中下游表现不同。

秃尾河年径流变异点综合诊断研究

研究流域水文水资源的演变规律,可为流域水资源开发利用和保护以及区域社会经济的可持续发展提供重要的决策依据。本研究以秃尾河流域出口水文站高家川站1956—2004年年平均流量和年降水量资料为主,对该流域径流和降水的趋势性和跳跃性进行了分析诊断,结果表明该流域降水的趋势性和跳跃性不显著;而径流具有非常显著的减小趋势,经多种方法综合诊断,最终确定了该流域径流在1978年发生跳跃变异,最后结合实际水文调查资料从成因上对结果进行了合理性论证。综合诊断有效地解决了单一检验方法检验结果可信度较差,多种检验方法检验结果不一致的问题,对复杂的时间序列变异点的识别与检验有一定的效果。

基于航空影像的秃尾河流域土壤侵蚀评价

为了掌握秃尾河流域土壤侵蚀强度和分布情况,在外业调查的基础上,基于2011年9月分辨率为0.38 m的航摄影像和比尺为1∶1万的DEM,在Arc GIS10.0环境下,通过人机交互,提取了流域水土保持措施数量及植被覆盖度、土地利用类型、地面坡度、沟壑密度等土壤侵蚀影响因子,生成各专题图并进行叠加分析,依据水利部发布的《土壤侵蚀分类分级标准》,分别对水力侵蚀、风力侵蚀强度进行了判别、分析、评价。结果表明,截至2011年9月,秃尾河流域轻度以上土壤侵蚀面积3 076.33 km2,占流域面积的93.39%,其中:轻度侵蚀面积490.74 km2,占流域面积的14.90%;中度侵蚀面积724.30 km2,占流域面积的21.99%;强烈侵蚀面积634.23 km2,占流域面积的19.25%;极强烈侵蚀面积558.69km2,占流域面积的16.96%;剧烈侵蚀面积668.37 km2,占流域面积的20.29%。该流域强烈和极强烈侵蚀多发生在风蚀区,而以沟道侵蚀为主的剧烈侵蚀主要发生在水蚀区,上游风蚀区侵蚀强度远小于中下游水蚀区侵蚀强度。

沙地地区水文过程及模拟——以秃尾河流域为例

根据气候条件的不同,沙漠可分为沙质荒漠和沙地两种类型。其中沙地地区降水相对丰富,具有降水、蒸发、下渗、产流及汇流等过程的相对完整的水文过程,但已有研究较少。以黄河中游沙地地区的秃尾河为例,分析了沙层水分分布及演化特性,进而将整个水文过程进行概化,得到物理意义明确,结构简单的概念性水文模型。该模型应用方便,精度较高。研究定量地阐明,研究区域沙层孔隙特征决定了沙层水分易保存而不易蒸发,使该地区径流深相对较大,而地下水丰富,调节能力强,是该地区河流径流年内分配均匀,年际变化小的重要原因。流域的非闭合性是该类地区水文研究中需要重点考虑的问题。

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m^3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。

秃尾河流域径流对降水变化的响应特征

利用双累积曲线法、相关分析法分别对年和季降水径流关系进行了分析,探讨了径流与不同时段降水的响应关系,并通过多元线性回归法定量分析了径流对降水变化的响应程度。结果表明:(1)秃尾河流域年径流呈显著减少,年降水呈先减少后增加的趋势。(2)秃尾河流域四季径流均显著减少,夏季径流变化与年径流变化趋势一致;降水量则春季增加,夏季减少,而秋季和冬季降水先减少后增加,年降水变化主要受夏季和秋季降水变化的影响。(3)秃尾河流域夏季径流对同期降水的相关程度最强,冬季最弱;年径流与最大一个月降水的相关程度最高,其次为夏季。(4)相比于基准期,水土保持效应时期(1978—1998年),径流对降水变化的响应比重为27.4%,人类活动等其他因素的比重为72.6%,其中取用水比重为13.9%;资源开发期(1999—2000年),年径流对降水的响应比重为21.4%,人类活动等其他因素比重78.6%,其中取用水活动比重为17.4%。自人类大规模活动以来,人类活动始终是径流减少的主要影响因素,其中取用水比重有所增加;降水因素对径流减少的作用减小。