黄河中游不同地貌区基流变化及对生态建设的响应

论文摘要

近年来,气候变化和大规模人类活动对黄河中游地区水文过程产生了显著影响,流域基流也随之变化。基流是干旱区重要的生态因子,定量分析气候变化和人类活动对基流的影响,对黄河中游地区生态环境建设及水资源可持续利用意义重大。木研究首先对比了不同基流分割方法在黄河中游的适用性,选取数字滤波法中DF4法迸行了不同地貌类型区典型流域（皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域）的基流分割。其次,对基流量进行M-K趋势检验,并采用复Morlet小波分析判断基流量周期变化。同时,选取双累积曲线法识别基流突变年份并结合累积距平法和有序聚类法对其进行验证,对比基流突变前后的变化特征。最后,利用交叉小波分析法研究了降水、生态建设措施与基流的关系,并运用累积量斜率变化率比较法计算气候变化及人类活动对基流量的贡献。取得的主要结论有:（1）阐明了不同地貌区典型流域基流量均呈下降趋势且存在一定的周期性的特征。由9种基流分割方法得到皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域基流量,计算得到的基流指数值经特征值统计及相关性分析,表明数字滤波法中DF4法在3条流域中的基流分割结果最优。皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域多年平均基流量分别为0.15、0.61、0.69亿m3条流域的年、汛期以及非汛期基流量均呈显著减小趋势（p<0.01）。由于所处地貌区不同，皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域的基流指数差异较大,多年平均基流指数分别为0.12、0.79和0.55。皇甫川流域基流指数呈极显著下降趋势（p<0.001）,其他2条流域变化趋势不显著。复Morlet小波分析表明,海流兔河流域和大理河流域年基流量均存在一个完整的主周期,分别出现在42年、38年左右的时间尺度,而皇甫川流域未出现完整的演变规律。（2）辨识了3条流域基流的突变年份及突变年份前后明显的差异性。皇甫川流域年基流量突变点出现在1982年;海流兔河流域年基流理突变年份分别为1967、1986年;大理河流域年基流量突变年份分别为1971、1996年,突变年份结果由累积距平法和有序聚类法验证。皇甫川流域突变前后年基流量变化率为75.78%,海流兔河流域2个突变年份前后年基流量的变化率均在20%～45%之间,大理河流域变化率均小于30%。皇甫川流域突变前后汛期基流量的变化主率为71.54%,海流兔河流域为47.03%,大理河流域为27.02%;皇甫川流域突变前后非汛期基流量变化率为88.79%,海流兔河流域为34.06%,大理河流皇甫川流域突变前后非汛期基流量变化率为88.79%,海流兔河流域为34.06%,大理河流域为14.69%。仅大理河流域突变年份后的降水量改变率超过45%,其他流域均不足15%。（3）证明了生态建设对流域基流的影响强于气候变化。交叉小波分析结果表明,降水量、NDVI与3条流域基流量存在较好的正相关性,皇甫川流域梯田累积面积与年基流量存在多个共振周期,二者相位变化较大。皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域汛期降7水量对汛期基流量的贡献率分别为1.95%、10.26%、42.99%,人类活动对汛期基流量的贡献率分别为98.05%、89.74%、57.01%;非汛期降水量对皇甫川流域、海流兔河流域、大理河流域非汛期基流量的贡献率分别为52.50%、16.82%、46.51%,而人类活动对非汛期基流量的贡献率分别为47.50%、83.18%、53.49%。（4）探讨了流域基流变化与淤地坝建设的关系。皇甫川流域骨干坝累积淤积库容突变点为1989年,大理河流域为1971年。突变点前,皇甫川流域骨干坝累积淤积库容与年、汛期、非汛期水文指标（径流量、基流量、降水量）均无显著相关性;大理河流域累积淤积库容与年基流量、年基流指数无显著相关性。突变点后,皇甫川流域骨干坝累积淤积库容与年基流量、年基流指数均呈显著负相关（p<0.05）,与汛期基流量呈现显著负相关（p<0.01）;大理河流域骨干坝累积淤积库容与年基流量显著负相关（p<0.05）,与汛期、非汛期基流量均无显著相关性。皇甫川流域基流减少主要源于煤矿开采产生的大量采空区引起径流渗漏,大理河流域则是因为淤地坝的径流滞蓄及蒸发作用。随着煤矿开采及淤地坝建设等人类活动影响程度增强,黄河中游流域基流量将持续减少。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 基流定义
•     1.2.2 基流分割方法
•     1.2.3 基流的影响因素
•   1.3 研究目标
•   1.4 研究内容
•   1.5 技术路线
• 2 研究区概况与研究方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 皇甫川流域概况
•     2.1.2 海流兔河流域概况
•     2.1.3 大理河流域概况
•   2.2 数据来源与处理
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 基流分割方法
•     2.3.2 统计分析方法
•     2.3.3 突变年份识别方法
•     2.3.4 贡献率计算方法
• 3 不同地貌区典型流域基流指数值年际动态及对比分析
•   3.1 典型流域基流指数年际变化
•     3.1.1 皇甫川流域
•     3.1.2 海流兔河流域
•     3.1.3 大理河流域
•   3.2 典型流域基流指数对比分析
•     3.2.1 皇甫川流域
•     3.2.2 海流兔河流域
•     3.2.3 大理河流域
•   3.3 本章小结
• 4 不同地貌区典型流域基流时空变化
•   4.1 基流年际变化
•   4.2 基流年内变化
•   4.3 基流突变年份识别
•     4.3.1 突变年份识别
•     4.3.2 突变年份验证及时期划分
•   4.4 突变年份前后水文特征值变化
•     4.4.1 皇甫川流域
•     4.4.2 海流兔河流域
•     4.4.3 大理河流域
•   4.5 本章小结
• 5 降水及人类活动对流域基流变化的影响
•   5.1 生态建设动态及其对流域基流变化的影响
•     5.1.1 NDVI年际变化
•     5.1.2 梯田面积年际变化
•     5.1.3 淤地坝数量年际变化
•   5.2 水文气象要素累积变化
•     5.2.1 年际累积变化
•     5.2.2 汛期与非汛期累积变化
•   5.3 降水及人类活动对流域基流量的贡献率
•     5.3.1 降水量对流域基流的影响
•     5.3.2 汛期贡献率
•     5.3.3 非汛期贡献率
•   5.4 本章小结
• 6 不同地貌区典型流域淤地坝对基流变化的影响
•   6.1 研究区淤地坝建设
•   6.2 年际水文指标与淤地坝特征相关性
•     6.2.1 皇甫川流域
•     6.2.2 大理河流域
•   6.3 年内水文指标与淤地坝相关性
•     6.3.1 皇甫川流域
•     6.3.2 大理河流域
•   6.4 本章小结
• 7 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨倩楠

导师: 李占斌,鲁克新

关键词: 基流,黄河中游,生态建设,累积量斜率变化率,交叉小波分析

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 自然地理学和测绘学,环境科学与资源利用

单位: 西安理工大学

基金: 国家自然科学基金项目“黄河中游区水土保持措施异地减沙贡献率研究”(41877077),“黄土高原生态建设的生态-水文过程响应机理研究”(41330858),国家重点研发计划“黄土丘陵沟壑区坝系安全运行与资源高效利用技术”(2017YFC0504704)

分类号: P931;X143

总页数: 91

文件大小: 7689K

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