黃土高原是世界上水土流失最嚴(yán)重和生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一,20世紀(jì)70年代以來,我國在黃河中游開展了大范圍的水土流失治理措施和生態(tài)工程建設(shè),這些措施使得流域的下墊面產(chǎn)生了很大變化,大量的研究結(jié)果表明黃河流域的徑流、泥沙呈現(xiàn)顯著的減少趨勢(shì),一般研究認(rèn)為氣候變化和人類活動(dòng)的共同作用使得流域水沙發(fā)生改變,本文選取大理河流域作為研究對(duì)象,首先判斷降水變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流泥沙的貢獻(xiàn),分析流域出口站(綏德站)水沙的年內(nèi)和年際變化特征,然后使用半分布半集總式水文模型SWAT在大理河流域建立符合流域?qū)嶋H情形的模型來定量的分析流域水沙變化的原因,分析主要包括不同降雨情景、不同土地利用情景以及淤地壩情景下水沙的變化情況,得出的主要研究結(jié)果如下:(1)通過對(duì)流域水文要素的分析可知:流域年內(nèi)降雨量、徑流量以及輸沙量分配極不均,主要集中在6~9月,年際徑流、輸沙量呈顯著的減少趨勢(shì),且顯著性通過0.01檢驗(yàn),而降雨量呈增加趨勢(shì),但變化并不顯著,綏德站(出口站)的徑流量、輸沙量在1971~1972年左右發(fā)生突變;使用雙累積曲線法計(jì)算貢獻(xiàn)時(shí)得出:降雨變化對(duì)徑流和輸沙量減少的貢獻(xiàn)分別為23.21%和7.14%,人類活動(dòng)對(duì)徑流量、輸沙量減少的貢獻(xiàn)分別為76.79%、92.86%,由此可知,人類活動(dòng)是導(dǎo)致1960~2015年間大理河流域徑流、輸沙量顯著減少的主要原因。(2)以大理河流域的真實(shí)情況為參考,利用流域的已有的實(shí)測(cè)資料和數(shù)字資料構(gòu)建能真實(shí)反映大理河流域?qū)嶋H情況的數(shù)據(jù)庫,將1991~1993年作為模型的率定期,1994~2000年作為模型的驗(yàn)證期,使用半分布半集總式SWAT水文模型在大理河流域運(yùn)行。通過SWAT-CUP對(duì)模型進(jìn)行率定與驗(yàn)證,得出率定期(1991~1993)徑流的決定系數(shù)R2和納什系數(shù)NS分別為0.73和0.70,輸沙的R2和NS分別為0.80和0.64,驗(yàn)證期(1994~2000)徑流的R2和NS分別為0.84和0.82,輸沙的R2和NS分別為0.83和0.82,本次模擬輸出結(jié)果中的NS和R2均可以滿足模型的精度的要求,因此使用SWAT模型得出大理河流域在時(shí)空尺度上的水沙值,可以較好的應(yīng)用到實(shí)際分析過程中。(3)利用SWAT模型將大理河流域分成91個(gè)子流域,將91個(gè)子流域1991~2000年(10年)的輸出結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分析流域1991-2000年降雨、蒸發(fā)、地表徑流的時(shí)空分布規(guī)律,分析徑流量、輸沙量和徑流侵蝕功率在流域上的匯聚過程,以及整個(gè)流域上徑流模數(shù)、輸沙模數(shù)、徑流侵蝕功率的時(shí)空分布規(guī)律,研究得出1991~2000年年均降雨量主要集中在流域的東南部和西部,蒸散發(fā)量也集中在大理河流域的東南部和西部,流域的地表徑流主要集中在流域下游,徑流模數(shù)、輸沙模數(shù)、徑流侵蝕功率從上游到下游整體上呈遞增的趨勢(shì),支流的徑流模數(shù)、輸沙模數(shù)整體小于干流,但支流的徑流侵蝕功率大于干流。(4)將大理河流域水沙變化的原因做定量的分析,利用SWAT模型具有的功能進(jìn)行情景模擬,分析降水以及生態(tài)建設(shè)對(duì)流域徑流、輸沙的影響,分析得出:日降雨量每增加10%,流量、輸沙量分別增加26.72%、25.39%,日降雨量每減少10%,流量、輸沙量分別減少23.28%、21.77%;15°、25°以上均為林地、草地時(shí)流域的水沙值均會(huì)減沙,全流域均為耕地時(shí)流域出口的水沙會(huì)增加,流域全為林、草地時(shí)流域出口的水沙均表現(xiàn)為減少,林地的減水減沙效果要大于草地的減水減沙效果,淤地壩的存在會(huì)使流量、輸沙量減少,且減沙效果優(yōu)于減水效果。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV143
【部分圖文】：

究區(qū)概括及數(shù)據(jù)選取研究區(qū)概況 研究區(qū)位置大理河地處黃土高原，發(fā)源于陜西省榆林市靖邊縣白于山東側(cè)，其干流全長(zhǎng)1面積為3 906km2，是黃河流域中無定河的最大一級(jí)支流，其坐標(biāo)范圍是109°14′E，37°30′~37°56′N[69]。大理河流域由西向東依次流經(jīng)陜西省榆林市的靖縣、子洲縣，至綏德縣附近注入無定河，整個(gè)流域設(shè)有4個(gè)水文站，由西向東的為青陽岔站、李家河站、曹坪站和綏德站，其控制面積分別為662 km2、807km2、1km2，其中綏德站為流域出口站，該流域主要支流有石橋溝、馬義河、小理河、溝和岔巴溝等11條主要支流，河道平均比降為2.56‰。大理河流域位置及水文站如下：

第三章 大理河流域水文與氣候要素變化特征陽克浪灣、高家溝、青陽岔、丁家溝、綏德、曹坪、杜家山、裴家灣、和民墕李家河、李孝河、馬虎墕、桃園山、萬家墕、磚廟、劉家峁）和 2 個(gè)氣象站（）作為基礎(chǔ)資料，依據(jù)已收集并整理后的資料，通過使用算數(shù)平均法對(duì)流域的面行計(jì)算，得到大理河流域的逐日降雨量和逐日氣溫的平均值。流域的 17 個(gè)雨量氣象站在空間上的分布如下圖所示（圖 3-1）：

圖 4-2 大理河流域 1995 年 LUCCFig. 4-2 LUCC of Dali River Basin in 19954.2.2 土壤數(shù)據(jù)庫本研究所使用的分辨率為 1km 土壤類型圖來自世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD），首先合國糧農(nóng)組織網(wǎng)上下載中國土壤數(shù)據(jù)的柵格圖，然后在 ARC-GIS 中使用大理河流域量邊界將下載好的中國土壤數(shù)據(jù)的柵格圖進(jìn)行裁剪，裁剪之后得到大理河流域的 9 種類型，主要為：石灰性雛形土（CMc），潛育雛形土（CMg），飽和雛形土（CMe），性沖積土（FLc），石灰性砂性土（Arc），過渡性紅砂土（Arb），各種土壤類型在大域上的空間分布情況如下圖（圖 4-3）所示：
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本文編號(hào)：2874211