本文關(guān)鍵詞：黃河河口鎮(zhèn)至潼關(guān)區(qū)間降雨變化及其水沙效應(yīng)　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：黃河以水少沙多、水沙異源而聞名,治黃的根本在于治沙。據(jù)多年平均資料,黃河泥沙有近九成來(lái)自水土流失嚴(yán)重且流經(jīng)黃土高原的黃河中游河口鎮(zhèn)至潼關(guān)區(qū)間地區(qū)。20世紀(jì)80年代以來(lái),黃河輸沙量顯著減小,特別是近十余年的減小尤為顯著,其減小原因頗受關(guān)注。本文基于黃河中游河口鎮(zhèn)至潼關(guān)區(qū)間(簡(jiǎn)稱河潼區(qū)間)26個(gè)氣象站1958-2013年實(shí)測(cè)降雨量、河口鎮(zhèn)和潼關(guān)斷面的水文站徑流量和輸沙量為基礎(chǔ),采用趨勢(shì)分析、空間插值、經(jīng)驗(yàn)函數(shù)正交分解、雙累積曲線、集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和Hurst指數(shù)等方法,系統(tǒng)分析了河潼區(qū)間降雨特征量的時(shí)空分布、變化趨勢(shì)和周期性等特征。運(yùn)用水土保持水沙效應(yīng)評(píng)價(jià)的水文方法,并結(jié)合研究區(qū)水沙變化已有研究成果,建立徑流量或輸沙量與特征降雨指標(biāo)的關(guān)系,定量評(píng)估降雨對(duì)河潼區(qū)間徑流和輸沙量變化的影響。取得如下主要結(jié)論:(1)在研究時(shí)段內(nèi)黃河河潼區(qū)間來(lái)水來(lái)沙量呈現(xiàn)顯著減少趨勢(shì)。Mann-Kendall檢驗(yàn)表明:研究區(qū)來(lái)水量MK統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值Z=-6.18(P0.01),來(lái)沙量MK統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值Z=-6.45(P0.01),均呈顯著減少趨勢(shì)。河潼區(qū)間輸入黃河的水量和沙量,與1958-1979年相比,1980-2013年來(lái)水及來(lái)沙量分別減少了40.9%和61.4%,特別是2000-2013年分別減少了56.6%和82.2%。(2)河潼區(qū)間不同等級(jí)降雨指標(biāo)、汛期降雨和主汛期降雨年際變化趨勢(shì)不顯著。研究區(qū)汛期降雨量和主汛期降雨量都有下降的傾向,但并未通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的顯著性水平檢驗(yàn)。河潼區(qū)間大于12 mm侵蝕性降雨量(R12)及降雨日數(shù)(RD12)、大雨降雨量(R25)及大雨日數(shù)(RD25)、以及暴雨量(R50)及暴雨日數(shù)(RD50)的MK檢驗(yàn)表明,年際變化均未表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著增加或減少的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)河潼區(qū)間26站三類降雨六指標(biāo)(即R12、RD12、R25、RD25、R50、RD50)的系統(tǒng)分析,與1958-1979年相比,1980-2013年及2000-2013年侵蝕性降雨、大雨及暴雨量及其日數(shù),有減小趨勢(shì)的較多,但其減少幅度均很小。不同水土流失類型區(qū),與1958-1979年相比,1980-2013年及2000-2013年時(shí)段侵蝕性降雨、大雨和暴雨日數(shù)及其雨量整體上有減少趨勢(shì),但年均減少日數(shù)不到1天,年均不同等級(jí)降雨量減少多在15 mm以內(nèi)。進(jìn)一步比較河潼區(qū)間水沙變化過(guò)程與侵蝕性降雨、大雨及暴雨量和日數(shù)的變化過(guò)程,在侵蝕性特征降雨未發(fā)生顯著趨勢(shì)性變化情況下,徑流量和輸沙量呈顯著趨勢(shì)性及其階梯性減少。(3)河潼區(qū)間降雨年內(nèi)分配集中度高,降雨集中度指數(shù)年際間變化趨勢(shì)不顯著。研究區(qū)1958-2013年降雨集中度指數(shù)CI和PCI均有線性上升的傾向,但趨勢(shì)不顯著(未達(dá)到0.05信度水平)。26個(gè)氣象站中,有15個(gè)站PCI指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),11個(gè)站呈現(xiàn)下降趨勢(shì),然而,除西安站通過(guò)了P0.05的上升的顯著性水平檢驗(yàn),其余站的趨勢(shì)均未能通過(guò)0.05信度的顯著性水平檢驗(yàn)。在季節(jié)上,CI指數(shù)在季節(jié)尺度上分布復(fù)雜,表現(xiàn)為:在春季和冬季一些月份,降雨的分布規(guī)律性更強(qiáng)。與此相反,在夏季,CI指數(shù)數(shù)值都比較大,特別是在河潼區(qū)間的東部區(qū)域。在CI和PCI指標(biāo)四季變化趨勢(shì)上,絕大多數(shù)站PCI指數(shù)都沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的趨勢(shì)性變化。而除了西安站外,其他站點(diǎn)的CI指數(shù)在冬季都呈現(xiàn)極顯著增加趨勢(shì)。(4)年降雨量、年汛期降雨量和主汛期降雨量具有周期性、維持現(xiàn)狀水平的趨勢(shì)性和在1960-1970年間發(fā)生突變。通過(guò)EEMD分解研究區(qū)汛期和主汛期降雨均得到四個(gè)模態(tài)和一個(gè)趨勢(shì)項(xiàng)。對(duì)于汛期降雨,在IMF1尺度下,降雨周期為2.3-3.1年;在IMF2尺度下,降雨周期變化在4.3-6.2年之間;在IMF3尺度下,降雨周期的范圍在8.0-14.0年;在IMF4尺度下,降雨周期的范圍在18.6-48.1年。但是,通過(guò)顯著性水平檢驗(yàn)的僅有IMF2尺度下的臨汾站,IMF4尺度下的綏德、離石和延安站。對(duì)主汛期降雨,在IMF1尺度下,降雨周期的范圍在2.3-3.1年;在IMF2尺度下,降雨周期的范圍在4.3-7.0年;在IMF3尺度下,降雨周期為8.0-14.0年;在IMF4尺度下,降雨周期的范圍在18.5-47.8年。但是,通過(guò)顯著性水平檢驗(yàn)的僅有IMF1尺度下的橫山站,IMF2尺度下的西峰站,IMF3尺度下的綏德站和隰縣站,IMF4尺度下的離石、延安、運(yùn)城和寶雞站。最后,Hurst指數(shù)分析表明:在河潼區(qū)間絕大多數(shù)站汛期和主汛期降雨量未來(lái)的變化將會(huì)維持現(xiàn)今的變化趨勢(shì)。(5)基于水土保持水沙效應(yīng)評(píng)價(jià)的水文法原理,構(gòu)建了河潼區(qū)間徑流量/輸沙量與特征降雨指標(biāo)統(tǒng)計(jì)模型。根據(jù)確定的徑流量突變點(diǎn),將研究期劃分為三個(gè)時(shí)段,即1958-1984年為基準(zhǔn)期,1985-2013年和2000-2013年為變化期,利用基準(zhǔn)期水沙及降雨構(gòu)建降雨-徑流或輸沙關(guān)系模型,分析了1958-2013年不同時(shí)期降雨變化對(duì)徑流量變化的影響。降雨變化對(duì)于1985-2013年時(shí)段河潼區(qū)間徑流量減少的貢獻(xiàn)率為18.7%、對(duì)2000-2013年河潼區(qū)間徑流量減少的貢獻(xiàn)率為6.5%。根據(jù)輸沙量突變點(diǎn)為1979年,將研究期劃分為三個(gè)時(shí)段,即1958-1979年為基準(zhǔn)期,1980-2013年和2000-2013年為變化期,根據(jù)已構(gòu)建的降雨-輸沙量關(guān)系模型,估算了1958-2013年降雨變化對(duì)輸沙量減少的作用。降雨變化對(duì)于1980-2013年時(shí)段河潼區(qū)間輸沙量減少的貢獻(xiàn)率為8.7%、對(duì)2000-2013年河潼區(qū)間輸沙量減少的貢獻(xiàn)率為9.0%。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P333

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本文編號(hào)：1336140