【摘要】：伴隨著人類(lèi)社會(huì)的快速發(fā)展,生態(tài)文明建設(shè)的重要性漸漸被人們所意識(shí)到,自20世紀(jì)70年代開(kāi)始我國(guó)進(jìn)行了一系列大規(guī)模的流域綜合治理措施,尤其是黃河流域中游區(qū)間,大規(guī)模的水保措施的實(shí)施使流域植被恢復(fù)取得顯著的效果。本文以黃河中游多沙粗沙區(qū)5流域?yàn)檠芯繉?duì)象,分析流域水文氣象要素的變化規(guī)律以及土地利用類(lèi)型的變化特征,窺探5流域不同時(shí)段水沙關(guān)系及變化特征,進(jìn)一步定量評(píng)價(jià)降水和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)流域水沙變化的影響率;最后利用SWAT水文模型作流域水沙模擬研究,評(píng)價(jià)SWAT模型在該地區(qū)的適用性,對(duì)流域的綜合治理提供一些科學(xué)性建議,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)根據(jù)多種數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法,分析了 5個(gè)流域的水文三要素(降水、徑流、泥沙)的變化特征。結(jié)果顯示:多年平均降雨量無(wú)明顯的變化趨勢(shì),多年平均徑流量和輸沙量均呈顯著的減少趨勢(shì),輸沙量的減少速率最大,降水量、徑流量和輸沙量主要集中在汛期,應(yīng)用Mann-Kendall法作突變分析,5流域水沙量發(fā)生突變的時(shí)間主要在上世紀(jì)70年代末。(2)利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析多沙粗沙區(qū)5個(gè)流域23年來(lái)土地利用類(lèi)型的變化特征,結(jié)果表明:陜西境內(nèi)多沙粗沙區(qū)5個(gè)流域土地利用方式主要以草地和耕地為主,水域的減少面積最大,達(dá)到51.83%。耕地、草地及林地之間的轉(zhuǎn)換頻率更加頻繁,水域主要轉(zhuǎn)化為居民點(diǎn)及城建用地,未利用主要轉(zhuǎn)化為草地,1986～1995年與1995～2008年土地利用方式的內(nèi)部轉(zhuǎn)移趨勢(shì)相近。(3)作5流域水沙關(guān)系分析,結(jié)果表明:窟野河流域的累積曲線的斜率變化最大,輸沙量減少幅度最大;無(wú)定河流域累積曲線的斜率變化最小。年內(nèi)水沙關(guān)系表明5個(gè)流域多年平均月徑流和月輸沙相關(guān)曲線呈相同走勢(shì),總體上呈現(xiàn)順時(shí)針的繩套曲線;汛期水沙關(guān)系表明各流域在3個(gè)時(shí)段的水沙關(guān)系系數(shù)基本上呈現(xiàn)一個(gè)遞減的趨勢(shì)(基準(zhǔn)期驗(yàn)證期水沙急劇減少期),驗(yàn)證期各流域的水沙關(guān)系較好,能達(dá)到90%以上。年際水沙關(guān)系表明5流域年徑流量和年輸沙量呈正相關(guān)關(guān)系,其中皇甫川、孤山川和窟野河流域的水沙相關(guān)系數(shù)達(dá)到90%以上,禿尾河和無(wú)定河流域水沙相關(guān)系數(shù)80%以上,相關(guān)性較好。(4)基于“水文法”量化降水和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水沙量減少的影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,降水對(duì)流域水沙減少的影響量越來(lái)越小,人類(lèi)活動(dòng)的影響則變大,到21世紀(jì),流域水沙量減少的主導(dǎo)因素是人類(lèi)活動(dòng)的影響。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)5個(gè)流域的影響率均超過(guò)600%,特別是對(duì)禿尾河流域和無(wú)定河流域,人類(lèi)活動(dòng)的影響率均超過(guò)900%,人類(lèi)活動(dòng)主要表現(xiàn)形式為退耕還林(草)、淤地壩、灌區(qū)引水、煤礦開(kāi)采、水庫(kù)等形式。(5)利用SWAT模型模擬無(wú)定河流域水沙演變過(guò)程,將無(wú)定河流域劃分為25個(gè)子流域,對(duì)無(wú)定河流域白家川水文站的月水沙參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)和驗(yàn)證,模擬結(jié)果顯示率定期水沙的模擬過(guò)程較好。其中徑流的Nash效率系數(shù)Ens和相關(guān)系數(shù)R~2均在0.8以上,相對(duì)誤差Re為9.86;泥沙的Ens和R~2也都在0.8以上,相對(duì)誤差Re為-13.72,小于200%,泥沙模擬值較實(shí)測(cè)值偏小。驗(yàn)證期徑流的Ens為0.79,R~2為0.81,Re為11.34,泥沙的Ens為0.75、R~2為0.8,Re為-16.67,小于200%,泥沙模擬值較實(shí)測(cè)值偏小。流域水沙模擬研究率定期模擬效果優(yōu)于驗(yàn)證期,徑流的模擬效果好于泥沙的模擬效果,SWAT模型在無(wú)定河流域的模擬效果較好。
【圖文】：

研究區(qū)概況、資料收集及主要方法研究、資料收集及主要研究方法況區(qū)間是我國(guó)乃至世界上和河流泥沙重災(zāi)區(qū)，該區(qū)間面積僅占黃入黃河的泥沙量占三門(mén)峽以上總輸沙量的 90%以上[48]，河龍區(qū)半干旱半濕潤(rùn)氣候，多年平均氣溫在 6～14℃間，多年平均降水平均潛在蒸發(fā)量在 1500～2000mm 間。降雨主要發(fā)生在 6-9 月。植被從東南向西北，由森林草原向荒漠草原過(guò)渡。土層深厚抗沖刷力差，水土流失嚴(yán)重�？紤]水土流失嚴(yán)重程度，本研究、禿尾河和無(wú)定河 5 個(gè)典型流域進(jìn)行研究。如圖 2-1 所示：5 流石崖、溫家川、高家川和白家川。

西安理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文WAT 模型結(jié)構(gòu)與原理 模型采用了模塊化設(shè)計(jì)思路，，共開(kāi)發(fā)了氣象（weather）、水文（hydrology）、土壤溫度（soil temperature）、作物生長(zhǎng)（crop growth）、營(yíng)養(yǎng)物（nutrien（pesticides）以及農(nóng)業(yè)管理（agriculture management）共 8 個(gè)功能模塊，其的功能模塊，其他模塊是水文模塊的應(yīng)用與擴(kuò)展[55]。SWAT 模型的模擬過(guò)第一部分將流域分為若干個(gè)子流域；第二部分將每個(gè)子流域劃分為多個(gè)水部分就是產(chǎn)流產(chǎn)沙量的計(jì)算，從水文響應(yīng)單元級(jí)別到子流域級(jí)別，最后匯[56]。SWAT 模型結(jié)構(gòu)示意圖如圖 6-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2610908