泾河多年水沙演变规律及其对中下游灌区影响研究

发布时间：2020-09-15 09:14

　　在全球气候变化及日益增强的人类活动影响下,流域水文循环过程在一定程度上发生了改变,从过去单纯的天然水量交换关系变成了交叉着人类活动的复杂关系。目前这一问题已引起国内外学者广泛关注。然而气候变化的不确定性及人类活动的复杂性,导致两者对流域水沙过程的响应机理尚不清楚,相关科学问题亟待展开深入研究。本研究针对近年来泾河流域水沙变化的明显差异,通过资料分析,对研究流域来水来沙过程、人类活动和气象变化的发展演变情况进行深入探究,并以分布式水文模型为支撑,量化分析气象和土地利用变化对水沙过程的影响,最后结合泾惠渠灌区的地表水资源利用现状展开系统讨论和研究,旨在全面解析泾河流域水沙变化对中下游灌区的影响。主要研究内容和结论如下:(1)汛期来水来沙占据全年的69.79%和97.15%。受气象影响,年际波动变化主要以2年周期为主;月际波动变化主要以12个月周期为主。受退耕还林工程、人类水沙调控等影响,年径流量和输沙量多年均值分别从13.38×10~8m~3、2.34×10~8t减少到10.21×10~8m~3、1.17×10~8t,并在1996年发生突变。突变后,水沙丰枯同步概率下降,异步概率超过50%。(2)泾河流域气象因素年内分配普遍不均,并且各月气象因素的多年变化趋势差异较大;年际变化方面,除过气温多年呈上升趋势外,其他气象因素多年皆有不同程度的下降趋势。而降雨多年不显著的下降趋势,表明降雨因素并非是径流明显减少的主要原因。耕地和草地占据泾河流域面积88%左右。由于退耕还林还草和城镇化的大力发展,多年来耕地面积减少了407km2,林地和人类用地面积分别增加了248km2和164km2。(3)径流受气象变化影响较大,植被覆盖类型与泥沙侵蚀具有更强的相关性,其中耕地、草地和林地的面积变化对流域径流泥沙变化的影响显著。对于泾河径流泥沙减少的归因研究认为,气象和土地利用变化的贡献仅占25.20%和17.16%;而上游地区耗水量多年增长2.12×10~8m~3以及淤地坝出色拦沙效果表明径流泥沙的减少更多是由于上游区域人类的直接取水拦沙活动所导致的。(4)泾惠渠灌区渠首的河道水资源可利用量从6.19~7.26×10~8m~3下降到5.54~6.62×10~8m~3,而河道水资源利用率从46.05~54.01%提升到54.26~64.83%。在灌区渠首工程引水能力也已得到了较大限度发挥的前提下,仍有1.16~1.40×10~8m~3的潜力水量可引。由于灌区控制性工程调蓄能力有限、渠系工程不配套等的原因,灌区对于渠首的灌溉引水利用率变低,灌区内水资源供需不平衡问题越发突出。通过挖掘渠首引水潜力、改善有效灌溉率和灌溉方式可以明显缓解灌区水资源供需矛盾。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S271
【部分图文】：

泾河流域,突变检测,输沙量,年径流量

18（d）距平累积图图 2.4 泾河流域年径流量和输沙量突变检测结果表 2.3 年径流量和年输沙量突变前后对比径流量输沙量1970~1995 1996~2017 变幅 1970~1995 1996~2017 变幅Mann-Kendall 0.50 -0.10 / 0.38 -2.67 /均值13.38×108m310.21×108m3-23.69% 2.34×108t 1.17×108t -50%年最大值20.87×108m320.45×108m3-2.00% 5.10×108t 2.28×108t -55.29%年最小值 3.22×108m36.17×108m391.61% 0.32×108t 0.24×108t -25%2.3 周期性分析

年径流量,分解量,输沙量,年输沙量

第二章泾河流域径流泥沙变化规律分析17%；年输沙量的 IMF3 和 IMF4 分别以 11 年和 18 年为一周期波动，能量占据为 24%和 15%。Res 项则表明年径流量变化趋势在整个研究时区内为下降趋势；而年输沙量在 90年代之前有较小的上升趋势，在 90 年代后出现较为明显的下降趋势。

月径流,输沙量,周期,权重

23（b）月输沙量图 2.6 月径流量和输沙量原始数据及 EMD 分解量表 2.6 月径流量 IMF 周期和能量权重IMF1 IMF2 IMF3 IMF4 IMF5 IMF6 IMF7 IMF8主/次周期6/2 12/6 25/12 34 58 118 196 588周期个数161 57 30 17 10 5 3 1能量权重18% 49% 20% 9% 1% 1% 1% 1%

【参考文献】