【摘要】：開展坡面-流域系統(tǒng)水沙流失規(guī)律研究對(duì)區(qū)域水土保持規(guī)劃及流域綜合治理具有重要意義。本研究采用人工模擬降雨試驗(yàn)與SWAT模型模擬相結(jié)合的方法,研究延河流域不同空間尺度下水沙流失規(guī)律,初步探索延河流域不同集水區(qū)水沙相關(guān)關(guān)系及其空間尺度效應(yīng)。主要結(jié)論如下:(1)采用室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)研究不同雨強(qiáng)不同坡度下黃綿土坡面水沙流失規(guī)律。60、75、105和120 mm/h雨強(qiáng)下25°坡面徑流量分別是5°坡面徑流量的1.54、1.34、1.31和1.06倍,可以看出5°與25°坡面的徑流量差距隨雨強(qiáng)增大而減小;各坡面下產(chǎn)流量與坡度呈顯著的二次多項(xiàng)式關(guān)系,R~2達(dá)0.83以上。各雨強(qiáng)下均勻產(chǎn)流前10 min內(nèi)徑流量增長率較大,但產(chǎn)沙量均有減小趨勢(shì);產(chǎn)流10 min后的徑流量變化曲線增加緩慢并逐漸趨于平緩,各雨強(qiáng)與坡度下產(chǎn)沙量隨降雨歷時(shí)延長變化趨勢(shì)不同。同一坡度下產(chǎn)沙量隨降雨強(qiáng)度增加無明顯變化規(guī)律,但相同雨強(qiáng)下產(chǎn)沙量隨坡度增加呈顯著增加趨勢(shì)。(2)采用SWAT模型對(duì)延河各水文站徑流量進(jìn)行模擬,杏河、安塞站的率定期為1984-1991年,驗(yàn)證期為1992-1998年,棗園、延安、甘谷驛站的率定期為1974-1982年,驗(yàn)證期為1983-1988年,結(jié)果表明:杏河、棗園、安塞、延安、甘谷驛站率定期的NS系數(shù)分別為0.53、0.58、0.54、0.68、0.73,驗(yàn)證期的NS系數(shù)分別為0.51、0.55、0.54、0.66、0.61。各水文站的年徑流量隨集水區(qū)面積增加而增加,且延安站、甘谷驛站的實(shí)測(cè)和模擬徑流量變化較其他三站的徑流量變化明顯。各站5-7月的實(shí)測(cè)徑流量隨集水區(qū)面積增加均表現(xiàn)為增加現(xiàn)象,其平均增長率依次為131.06%、168.49%、122.29%、171.43%、130.00%,但此時(shí)段內(nèi)的模擬值增長率僅有杏河與延安站出現(xiàn)增加趨勢(shì),其他各站模擬徑流增長率均呈下降趨勢(shì)。各站的年降水量、實(shí)測(cè)和模擬年徑流深之間無有規(guī)律的變化趨勢(shì),均持續(xù)的上下波動(dòng)變化。各站6-9月的實(shí)測(cè)徑流量與輸沙量呈顯著的線性關(guān)系,R~2范圍為0.80~0.91,各水文站7-8月的徑流-泥沙相關(guān)性更強(qiáng),其R~2范圍為0.86~0.95,且隨集水區(qū)面積增加,徑流量和輸沙量的線性關(guān)系逐漸減弱。(3)各集水區(qū)內(nèi)1995年的林地、草地及耕地面積與1985年相比變化不大。各站兩年土地利用數(shù)據(jù)下的徑流模擬曲線幾乎重合,且徑流量的變化趨勢(shì)與降水量的變化趨勢(shì)一致。1985-1995年的土地利用情形下,杏河站1985年的年均徑流量為5.65 m~3/s,比1995年少0.02 m~3/s,棗園站的1985-1995年土地利用情形下的年均徑流量呈增加趨勢(shì),甘谷驛站與之相反,安塞站和延安站的年均徑流量均呈下降趨勢(shì)。各站控制集水區(qū)內(nèi)的輸沙量表現(xiàn)出年際波動(dòng)變化趨勢(shì),隨集水區(qū)面積增加,各站輸沙量的波動(dòng)范圍也在逐漸增加,其波動(dòng)范圍分別為(0.10~0.69)×10~7 t、(0.02~1.37)×10~7 t、(0.18~2.18)×10~7 t、(0.45~5.91)×10~7 t、(1.53~8.42)×10~7 t。(4)實(shí)測(cè)徑流量之比和模擬徑流量之比分別與對(duì)應(yīng)集水區(qū)面積之比呈顯著的線性關(guān)系,且R~2均為0.98,但實(shí)測(cè)輸沙量之比與對(duì)應(yīng)集水區(qū)面積之比呈乘冪關(guān)系較明顯,其R~2為0.54,可根據(jù)各站徑流量、輸沙量與集水面積的關(guān)系預(yù)測(cè)缺測(cè)徑流、泥沙量。各站的多年平均實(shí)測(cè)徑流量增長幅度隨集水面積增加無明顯的變化趨勢(shì),除棗園站外,其他四站的多年平均輸沙量增長幅度隨集水面積增加而降低。延河流域的徑流、泥沙與集水區(qū)面積之間均可用分形理論進(jìn)行空間維數(shù)度量,徑流量、輸沙量與集水面積的雙對(duì)數(shù)曲線的R~2分別約為0.97、0.98,其中徑流、泥沙的分形維數(shù)分別為1.53、1.57,穩(wěn)定性指數(shù)分別為0.03、0.07,表明徑流量空間分布形態(tài)較好,輸沙量空間分布形態(tài)較復(fù)雜,但兩者的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性均較差。
【圖文】：

技術(shù)等多學(xué)科理論，結(jié)合面積比法和分形理論研究“坡面-多尺度流域”系度水沙流失過程及特征。內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)設(shè)計(jì)1）降雨設(shè)計(jì)以往研究者對(duì)黃土高原水沙及氮磷養(yǎng)分流失研究的基礎(chǔ)上(靳長興 1996；6；孔剛等 2007；王升等 2012；王百群等 1999；田坤等 2011)，采用室降雨試驗(yàn)，探索坡度變化時(shí)由土壤水分入滲、坡面細(xì)溝產(chǎn)生等過程引起的征及規(guī)律。試驗(yàn)設(shè)計(jì)共分為 6 個(gè)雨強(qiáng) 5 個(gè)坡度，降雨強(qiáng)度分別為 45mm，75mm/h，90mm/h，105mm/h 和 120mm/h，坡度分別為 5°、10°、15°、場(chǎng)設(shè)計(jì)雨量為 120mm，因此降雨時(shí)長分別為 160min，120min，96min，80 和 60min。實(shí)驗(yàn)土槽尺寸為長×寬×高=2m×1m×0.45m，土槽內(nèi)裝土?xí)r按照 10cm 為一層，這樣便于控制土壤容重與實(shí)際值一致。土槽前端留有兩個(gè)別用來接地表徑流和壤中流，其他三面加高鋼板，防止降雨過程中土壤濺驗(yàn)前率定雨強(qiáng)，分別在土壤表面 a, b, c, d, e 五個(gè)部位放置徑流小桶，如圖定時(shí)間為 2 分鐘，使最終雨強(qiáng)在設(shè)計(jì)雨強(qiáng)±3mm/h 范圍內(nèi)。

AT 模型原理及結(jié)構(gòu)型模擬的流域水文過程分為陸地水文循環(huán)和河道水文循環(huán)，陸水文、氣象、土壤溫度、泥沙沉積等組成，陸地水文循環(huán)過程（河道的水沙、營養(yǎng)物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)等向河道的輸入過程；而河制著水沙、營養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)向河網(wǎng)的輸移過程，河文響應(yīng)單元（HRU）的地表產(chǎn)流及其產(chǎn)生壤中流和子流域淺層王序馳等 2016)。整個(gè)水文循環(huán)過程遵循水量平衡規(guī)律，水量平 et al. 2002)：( )01tt day surf a seep gwiSW SW + R Q E W QtW 為土壤第 i 天最終含水量，mm；0SW 為土壤初始含水量，mm量，mm；surfQ 為第 i 天的地表徑流量，mm；aE 為第 i 天的蒸第 i 天由土壤剖面進(jìn)入包氣帶的水量，包括側(cè)流量和滲透量，m水量，mm；t 為時(shí)間，d。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S157;TV14

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王妍;;2014年超強(qiáng)厄爾尼諾對(duì)遼寧省水庫徑流量的影響分析[J];水土保持應(yīng)用技術(shù);2016年06期

2 蔣定生;;試論黃土高原梯田斷面設(shè)計(jì)[J];水土保持學(xué)報(bào);1987年02期

3 王云璋,劉為綸;南極冰雪狀況與黃河徑流量的聯(lián)系[J];人民黃河;1988年04期

4 孫洋洋;穆興民;高鵬;趙廣舉;孫文義;;黃河上中游區(qū)徑流量格局長期變化過程[J];水土保持研究;2017年03期

5 謝洪;肖娟;范肖予;白露;;汾河上中游生態(tài)徑流量計(jì)算研究[J];水電能源科學(xué);2017年09期

6 羅書文;鄧亞東;覃星銘;史文強(qiáng);;漓江最枯徑流量演變分析[J];水土保持通報(bào);2014年06期

7 邰肇悅;;非接觸測(cè)流法在高海拔地區(qū)徑流量測(cè)量中的應(yīng)用[J];水利水電快報(bào);2017年05期

8 朱佳君;張鈺;唐穎豐;何彬;;洮河干流徑流量變化趨勢(shì)分析[J];水土保持研究;2011年03期

9 葛朝霞,王會(huì)容;黃河上游月徑流量與海溫的關(guān)系研究[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年06期

10 卓嘎;建軍;邊巴次仁;;1960-2004年金沙江徑流量特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)[J];冰川凍土;2011年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 喻樹龍;袁玉江;龔原;何清;;奎屯河近379a 9月徑流量的重建與特征分析[A];中國氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)氣候變化分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

2 張建興;馬孝義;趙文舉;屈金娜;;基于生命旋回神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的徑流量預(yù)測(cè)模型[A];'2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 周正道;;洱海生態(tài)需水量與生態(tài)徑流量計(jì)算方法研究[A];云南省水利學(xué)會(huì)2015年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

4 馮鑫偉;黃領(lǐng)梅;沈冰;;人類活動(dòng)對(duì)馬湖峪河流域汛期徑流量的影響[A];面向未來的水安全與可持續(xù)發(fā)展——第十四屆中國水論壇論文集[C];2016年

5 葛朝霞;曹麗青;顧月紅;強(qiáng)學(xué)民;;氣象因子對(duì)月徑流量預(yù)報(bào)效果影響的分析[A];中國氣象學(xué)會(huì)2007年年會(huì)天氣預(yù)報(bào)預(yù)警和影響評(píng)估技術(shù)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2007年

6 葛朝霞;顧月紅;曹麗青;;基于小波分解的逐月入庫徑流量預(yù)報(bào)方案的建立[A];環(huán)境變化與水安全——第五屆中國水論壇論文集[C];2007年

7 康玲玲;董飛飛;王昌高;王云璋;;黃河花園口站汛期徑流量未來趨勢(shì)分析[A];中國水利學(xué)會(huì)2010學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2010年

8 陰法章;王光生;楊廣云;張建新;;北方河流月徑流量預(yù)測(cè)[A];中國水利學(xué)會(huì)2006學(xué)術(shù)年會(huì)暨2006年水文學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（水文水資源新技術(shù)應(yīng)用）[C];2006年

9 馬柱國;符淙斌;;黃河徑流量的歷史演變規(guī)律及成因分析[A];海峽兩岸地理學(xué)術(shù)研討會(huì)暨2001年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2001年

10 李國芳;夏自強(qiáng);;人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)徑流量的影響研究[A];水與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互影響及作用——全國第三屆水問題研究學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 記者 賈立君;我國每年融掉一條黃河[N];新華每日電訊;2004年

2 中國工程院副院長 沈國舫;生態(tài)環(huán)境建設(shè)與水資源保護(hù)利用（中）[N];科技日?qǐng)?bào);2000年

3 于波 記者 薛婧;加大徑流量間歇式供水[N];黑龍江日?qǐng)?bào);2005年

4 實(shí)習(xí)生 貢波華清　記者　 梁敏;這個(gè)冬天有點(diǎn)“冷”![N];阿壩日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 田清;近60年來氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河、長江、珠江水沙通量影響的研究[D];華東師范大學(xué);2016年

2 穆興民;黃土高原水土保持對(duì)河川徑流及土壤水文的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2002年

3 袁瑞;長江入海水沙輸運(yùn)擴(kuò)散[D];華東師范大學(xué);2015年

4 高鵬;黃河中游水沙變化及其對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)[D];中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2010年

5 夏芳;錢塘江流域氣候變化及其對(duì)水文徑流的影響[D];浙江大學(xué);2016年

6 吳創(chuàng)收;華南流域人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)入海水沙通量和三角洲演化的影響[D];華東師范大學(xué);2013年

7 李光輝;錢塘江河口鹽水入侵?jǐn)?shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2017年

8 何毅;黃河河口鎮(zhèn)至潼關(guān)區(qū)間降雨變化及其水沙效應(yīng)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

9 董曉輝;娑婆小流域坡耕地氮素流失特征與防治對(duì)策研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

10 王立;黃土丘陵溝壑區(qū)保護(hù)性耕作條件下土壤物理性質(zhì)及水土流失研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉興龍;黃河源區(qū)多個(gè)水文站點(diǎn)徑流量的分析與預(yù)測(cè)[D];蘭州大學(xué);2019年

2 喬閃閃;延河流域多空間尺度水沙模擬與特征分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

3 張娟;基于智能組合模型對(duì)降雨量及徑流量預(yù)測(cè)的實(shí)證研究[D];蘭州大學(xué);2018年

4 劉培亮;1990年以來湖南四水入洞庭湖汛期徑流量的變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素分析[D];湖南師范大學(xué);2015年

5 丁霞;氣候變化對(duì)黑河上游徑流量的影響研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 寧翔;安寧河徑流量年際變化特征研究[D];四川師范大學(xué);2009年

7 努爾比耶·艾合麥提托合提;氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)開都河徑流量的影響研究[D];新疆大學(xué);2015年

8 顧月紅;洪家渡水電站月徑流量預(yù)報(bào)方案的研究[D];河海大學(xué);2007年

9 姜珍;基于SAGA的優(yōu)化算法在徑流量預(yù)測(cè)中的研究與應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2017年

10 胡娟萍;黃河中游徑流量演變特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)[D];華北水利水電大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2609499