下垫面变化对宁夏水资源量影响研究

合集下载

下垫面变化对洪水影响的水文模型分析

下垫面变化对洪水影响的水文模型分析冯平;付军;李建柱【摘要】The underlying surface has changed in the Lengkou catchment,a sub-catchment of Luanhe River basin, which has led to a decreasing trend in flood peak and volume. According to the hydro-meteorological characterization and infiltration excess-saturation excess runoff generation mechanism,a hydrological model was established in which underlying surface components were taken into account. The model was calibrated and verified by using historical hydrological data,and it is of enough precision to analyze the effect of underlying surface change on flood. Many large floods were selected and simulated under underlying surface conditions before and after 1980,respectively, and the results were compared. It is shown that flood peak and volume declined by 16.9% and 9.9%,respectively, and the decrease magnitudes of flood peak and volume reduce with the increase of flood volume. We also analyzed the effects of land use change and soil and water conservation projects on flood peak and volume by modeling the histori-cal floods under underlying surface conditions before and after 1980. It is indicated that in Lengkou catchment,soil and water conservation projects are the main reasons for flood decrease.%滦河流域下游冷口站以上流域下垫面条件发生了明显的变化，导致洪峰和洪量均有减小的趋势．根据冷口站以上流域水文气象及下垫面特征，结合流域的超渗-蓄满产流机制，建立了考虑下垫面条件的流域水文模型，并对模型进行了参数率定和模型验证，结果表明模型具有一定的精度．利用该模型分别模拟了1980年前后下垫面条件下的若干场次洪水，经过对比分析，下垫面变化导致洪峰平均减小16.9%，洪量平均减小9.9%，且洪峰和洪量减小程度随洪量的增加而减小，通过模拟1980年前后土地利用条件下的各场次洪水，分析了土地利用变化和水土保持工程分别对洪峰和洪量的影响程度，结果表明冷口站以上流域洪峰和洪量的减小主要是由水土保持工程引起的．【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P189-195)【关键词】下垫面变化;水文模型;洪水响应程度【作者】冯平;付军;李建柱【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TV121随着社会迅速发展及人口的不断增加，人类活动对流域下垫面影响不断加剧，流域下垫面条件发生了明显变化[1-2]．尤其是水土保持措施导致汛期暴雨洪水明显衰减，造成了流域水资源量的急剧减少[3-4]，将直接影响到防洪对策的调整和防洪工程布局．下垫面变化的水文响应研究主要有定性和定量分析．趋势分析是认识水文特性变化的有效方法[5]，冯平等[6]采用线性滑动平均法分析了潘家口水库入库水资源的变化趋势，并定量估算了气候变化和下垫面变化对水资源的影响．Bae等[7]采用非参数 Mann-Kendall秩次相关检验法分析了韩国不同流域的年、月降雨量和径流量变化趋势．但是趋势分析只能定性分析暴雨洪水特征变化的现象，不能给出下垫面变化对洪水特征影响的程度，而流域对比实验法和流域水文模型模拟的方法可以定量估算洪水特征对下垫面的响应[8-9]．流域对比实验法通常适用于小流域，该方法受自然条件的影响，研究周期长，且找到两个完全相同条件的流域是不可能的，即使是同一流域，用于对比的两个标准期内流域的各种条件也不会完全相同．水文模型模拟的方法适用于各种尺度流域，且可以消除降雨的时空分布对产流量的影响. Saghafian等[10]以子流域为单元，利用HEC-HMS模型研究了 Golestan流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响，发现随着重现期的增加，土地利用变化对洪量和洪峰的影响程度变小，并指出土地利用变化引起土壤下渗和地表粗糙度变化，导致洪量和洪峰的增加．万荣荣等[11]也利用该模型研究了下垫面变化对产汇流特征的定量影响，并指出不同土地利用类型对洪水的影响趋势．谢平等[12]提出了考虑土地利用/覆被变化的水文模型，并在无定河流域得到了应用. 李建柱等[13]也采用该模型的主要框架，模拟了紫荆关流域下垫面变化对洪水的影响程度，并给出影响洪水的主要下垫面要素．但流域产汇流过程是极为复杂的，大部分水文模型是根据当地水文气象特点来构建的，因此，将现有的国内外水文模型应用到其他流域，流域的水文过程及模型中的参数有可能与模型的构造不一致[14]．因此，需要根据研究流域的水文气象资料情况，建立适合流域产汇流特点并能考虑下垫面要素的水文模型，从而精确估算下垫面变化对洪水的影响程度．冷口站以上流域下垫面变化主要体现在土地利用变化和水土保持工程措施．李建柱等[13]在紫荆关流域建立的水文模型中，将地表蓄水工程的蓄水量作为土壤蓄水量的一部分进行产流计算，不符合流域产汇流规律．因此，本文根据冷口站以上流域水文气象特征及实际下垫面条件，在文献[13]的基础上考虑土地利用变化的同时，增加了水土保持工程对地表径流的拦蓄作用，建立了基于下垫面要素的水文模型，利用模型模拟的方法定量估算下垫面变化导致洪峰和洪量变化的程度，为流域洪水预报及设计洪水修订提供了依据．冷口站以上流域(见图1)位于滦河流域下游，地处河北省秦皇岛市青龙满族自治县，面积 502,km2，河道全长 76,km．流域汛期多年平均降水量575,mm，7—8月降水量占汛期降水量的71.5%，流域多年平均年径流量为1.03亿m3，洪水主要产自汛期暴雨，洪水暴涨暴落．1962年7月25日实测最大流量 1,580,m3/s．冷口站以上流域是河北省水土保持重点治理区，主要修水平梯田，营造用材林，栽植经济林，营造薪炭林，修建谷坊坝，挖围山转(水平沟)，挖大埯．估算水土保持工程蓄水容量为6.2,mm，集水面积占总流域面积的28%左右．2.1 水文气象及下垫面资料为了分析冷口站以上流域下垫面变化情况，采用中国科学院遥感应用研究所提供的1970、1980和2000年海河流域250,m×250,m土地利用资料，从中提取冷口站以上流域的土地利用数据(见图 2和表1)．暴雨洪水资料由河北省水文水资源勘测局提供，资料系列长度为1956—2008年．由图2和表1可以看出，冷口站以上流域主要土地利用类型为林地和草地，占全流域面积的 80%以上，耕地也占一定比例．流域内1970—1980年间，耕地、林地、草地和建筑用地均增加，水域面积减小. 1980年和2000年土地利用面积相比，没有变化．2.2 研究方法估算水土保持措施对洪峰和洪量的影响程度，一般采用水土保持措施前后相似暴雨产生的洪水进行对比分析[15-16]，但要求选择的每组暴雨具有相似降雨量、时空分布和前期影响雨量，由于暴雨发生的随机性，从历史暴雨洪水资料中选择完全相似的暴雨过程是比较困难的，并且每组暴雨产生洪水的土地利用条件也不相同．因此，该方法分析得到的水土保持措施对洪水的影响程度受其他因素的影响．为了消除降雨和土地利用等因素的影响，采用水文模型模拟的方法可分别估算出土地利用变化和水土保持工程措施对洪水的影响程度．根据冷口站以上流域1970年和1980年土地利用遥感资料，在每类土地利用面积上考虑蒸发、下渗等的差异，分别构建产流模型．根据滦河流域的水文气象特点，冷口站以上流域的产流机制主要是先超渗后蓄满[15]，模型中既考虑土地利用类型的变化，也考虑谷坊坝等水土保持工程对产汇流的影响．利用建立的水文模型模拟1980年前后下垫面条件下多场洪水过程，分析下垫面变化对洪水的影响程度．3.1 产流量计算超渗-蓄满耦合产流是把超渗产流和蓄满产流在垂向上进行组合的一种混合产流计算方法．当流域产流时，先判断该流域是否发生超渗产流，设 PE为时段tΔ内降雨量P与蒸发量E之差，先判断PE是否大于时段下渗量()ft tΔ，若PE ()ft tΔ＞，则产生超渗产流；若PE ()fttΔ≤ ，则不产生超渗产流．t时刻的下渗率 f(t)采用Horton下渗公式计算．当产生超渗产流时，利用下渗容量分配曲线计算时段下渗量和超渗产流量cR，然后把cR和时段蒸发量E一起作为时段降雨的损失来进行蓄满产流计算，计算步骤如式(1)～式(5)所示．(1) 时段tΔ内超渗产流Rc计算当PE ()ft tΔ≤ 时，当时，当时，式中：fm为最大下渗率；m为下渗容量分布曲线的指数；fc为稳定下渗率．(2) 超渗-蓄满耦合产流R的计算当时，当式中：A为流域蓄水容量曲线中起始流域蓄水量对应的纵坐标值；时，，其中B为蓄水容量指数；WM为流域蓄水容量；WMM为流域最大蓄水容量；W为时段初土壤含水量．水域和建设用地作为不透水面处理；另外，蒸散发计算采用新安江模型的3层蒸发模型，水源划分采用三水源划分方法．3.2 汇流计算地面径流汇流采用单位线汇流，单位线是综合几条典型单位线后得到的．壤中流和地下径流汇流采用线性水库汇流计算．流域地面径流汇流考虑谷坊坝等水土保持工程的拦蓄作用．在水土保持工程集水面积内，当产生的地面径流小于工程的蓄量时，地面径流被拦蓄；当工程蓄满后，产生的地面径流进行汇流计算．3.3 模型验证选择冷口站从1956年到2008年共16场较大洪水进行水文模型的参数率定和验证．其中 11场用于参数率定，5场进行模型验证．参数率定和模型验证的结果见表2和表3．通过表2可以看出，不同土地利用类型反映产流的参数值有差异．以稳定下渗率为例，由于滦河流域耕地农作物主要以耗水量较大的玉米和冬小麦为主，其稳定下渗率比林地的下渗率大，这与谢平等[12]的研究成果一致．表 3中，洪峰、洪量模拟结果与实测结果吻合较好．在选择的 16场洪水中，率定期和验证期内580714、880808、960801次洪水的洪量相对误差均超过 20%，分别为－37.6%、－24.9%、－26.1%，其余均在20%以内；580714次洪水和880808次洪水的洪峰相对误差均超过 20%，分别为 37.8%和 25.4%．从确定性系数来看，平均确定性系数为 0.74，仅 640813次洪水的确定性系数不高，在0.60以下，其余确定性系数均在0.60以上，因此，建立的模型可以用来分析流域下垫面变化对洪水的影响．在冷口站以上流域1956—2008年的暴雨洪水资料中选择若干场次洪水过程，对每场洪水分别在1980年前后土地利用条件下进行模拟．由于模型结构存在一定的不确定性，将 1980年前后下垫面条件下模拟的洪峰和洪量分别进行对比(而非模拟结果和实测结果进行对比)，得到实际土地利用变化导致洪峰和洪量的变化，并对每场洪水在是否有水土保持工程条件下进行模拟，得到水土保持工程对洪峰和洪量的影响程度．土地利用变化和水土保持工程对洪水影响程度之和，即为下垫面变化对洪水的综合影响程度. 模拟结果见表4．通过表4可以看出，土地利用变化导致洪峰有增加也有减小，而导致洪量普遍增加，增加程度为1.1%～2.3%．从图 3可以看出，土地利用变化导致的洪峰变化程度与洪水总量的关系不明显，而洪量变化程度基本不随洪水量级变化．水土保持工程导致洪峰减小程度为0.8%～27.7%，洪量减小程度为4.8%～23.4%，因此冷口站流域的洪峰和洪量减小主要是由谷坊坝等水土保持工程导致的，且随着洪水量级的增大，洪峰和洪量的减小程度变小(见图4)．与1970年下垫面情况相比，1980年下垫面条件下模拟的洪峰和洪量普遍减小，洪峰和洪量减小程度随着洪量的增加而减小．其中大洪水减小程度较小，如590721、620724、790727等场次洪水，洪峰和洪量的变化程度均在 5%以内；而中小洪水减小程度较大，如580714、610821、730819、880808、930707等场次洪水，其洪峰减小程度在 30%左右，洪量减小程度在 20%左右．由于下垫面变化的影响，有些场次洪水的洪峰有所增加，如590721、620724、840809等场次洪水．主要是因为土地利用变化导致洪峰增加的程度大于水土保持工程导致洪峰的减小程度，使得1980年以后下垫面条件下这些场次洪水的洪峰增加，但是增加程度较小．从图 5可以看出，冷口站以上流域下垫面变化对洪水影响程度随洪水量级的增加而减小．(1)根据冷口站以上流域 1956—2008年实测暴雨洪水资料，对建立的水文模型进行了参数率定和模型验证，模型的平均洪量相对误差为－11.9%，平均洪峰相对误差为8.2%，平均确定性系数为0.74，说明模型对冷口站以上流域的洪水过程拟合较好．(2)采用建立的水文模型，对选择的多场洪水分别在 1980年前后的下垫面条件下进行了模拟，模拟结果的差异即为下垫面变化对洪水的影响程度．下垫面变化导致冷口站以上流域洪峰平均减小 16.9%，洪量平均减小9.9%．其中，土地利用类型变化导致洪峰平均减小 4.3%，洪量平均增加 1.7%，水土保持工程导致洪峰平均减小 12.7%，洪量平均减小11.6%．因此，冷口站以上流域洪峰和洪量的减小主要是由于水土保持工程措施引起的．【相关文献】［1］ DeFries R，Eshleman K N. Land-use change and hydrologic processes：A major focus for the future[J]. Hydrological Processes，2004，18(11)：2183-2186.［2］韩瑞光，冯平. 流域下垫面变化对洪水径流影响的研究[J]. 干旱区资源与环境，2010，24(8)：27-30.Han Ruiguang，Feng Ping. Effects of sublayer and landcover change on flood in Daqinghe River Basin[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment，2010，24(8)：27-30(in Chinese).［3］康玲玲，姚文艺，王云璋，等. 皇甫川流域水土保持措施对洪水影响的初步分析[J]. 水土保持学报，2001，15(5)：29-32.Kang Lingling，Yao Wenyi，Wang Yunzhang，et al. Preliminary analysis of effect of soil and water conservation on flood in Huangfuchuan watershed[J]. Journal of Soil Water Conservation，2001，15(5)：29-32(in Chinese).［4］白桦，穆兴民，王双银. 水土保持措施对秃尾河径流的影响[J]. 水土保持研究，2010，17(1)：18-20.Bai Hua，Mu Xingmin，Wang Shuangyin. Impact of soil and water conservation on river flow of Tuwei river [J]. Research of Soil and Water Conservation，2010，17(1)：18-20(in Chinese).［5］ Wongsa S，Shimizu Y. Modelling artificial channel and land-use changes and their impact on floods and sediment yield to the Ishikari basin[J]. Hydrological Processes，2004，18(10)：1837-1852.［6］冯平，李建柱，徐仙. 潘家口水库入库水资源变化趋势及影响因素[J]. 地理研究，2008，27(1)：213-220.Feng Ping，Li Jianzhu，Xu Xian. Analysis of water resources trend and its causes of Panjiakou reservoir[J]. Geographical Research，2008，27(1)：213-220(in Chinese).［7］ Bae Deg-Hyo，Jung Il-Won，Chang Heejun. Long-term trend of precipitation and runoff in Korean river basins[J]. Hydrological Processes，2008，22(14)：2644-2656.［8］张建军，纳磊，董煌标，等. 黄土高原不同植被覆盖对流域水文的影响[J]. 生态学报，2008，28(8)：3597-3605.Zhang Jianjun，Na Lei，Dong Huangbiao，et al. Hydrological response to changes in vegetation covers of small watersheds on the loess plateau[J]. Acta Ecologica Sinica，2008，28(8)：3597-3605(in Chinese).［9］向华，刘青泉，李家春. 地表条件对坡面产流的影响[J]. 水动力学研究与进展：A辑，2004，19(6)：774-782.Xiang Hua，Liu Qingquan，Li Jiachun. Influences of slope surface conditions on therunoff generation[J]. Journal of Hydrodynamics：Ser A，2004，19(6)：774-782(in Chinese).［10］ Saghafian B，Farazjoo H，Bozorgy B，et al. Flood intensification due to changesin land use[J]. Water Resources Management，2008，22(8)：1051-1067.［11］万荣荣，杨桂山，李恒鹏. 流域土地利用/覆被变化的洪水响应——以太湖上游西苕溪流域为例[J]. 自然灾害学报，2008，17(3)：10-15.Wan Rongrong，Yang Guishan，Li Hengpeng. Flood response to land-use and land-cover change：A case study of Xitiao Rivulet Basin in upper reach of Taihu Lake[J]. Journal of Natural Disasters，2008，17(3)：10-15(in Chinese).［12］谢平，朱勇，陈广才，等. 考虑土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型及应用[J]. 山地学报，2007，25(3)：257-264.Xie Ping，Zhu Yong，Chen Guangcai，et al. A lumped watershed hydrological model considering land use and land cover change and its application[J]. Journal of Mountain Science，2007，25(3)：257-264(in Chinese).［13］李建柱，冯平. 紫荆关流域下垫面变化对洪水的影响研究[J]. 地理研究，2011，30(5)：921-930.Li Jianzhu，Feng Ping. The effects of underlying surface change on floods in Zijingguan watershed[J]. Geographical Research，2011，30(5)：921-930(in Chinese).［14］ Mutua B M，Klik A. Predicting daily streamflow in ungauged rural catchments：The case of Masinga catchment[J]. Hydrological Sciences，2007，52(2)：292-304.［15］李建柱，冯平. 滦河流域产流特性变化趋势分析[J]. 干旱区资源与环境，2009，23(8)：79-85.Li Jianzhu，Feng Ping. Trend ananlysis of runoff generation characteristics of Luanhe River Basin[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment，2009，23(8)：79-85(in Chinese).［16］荆新爱，王国庆，路发金，等. 水土保持对清涧河流域洪水径流的影响[J]. 水利水电技术，2005，36(3)：66-68.Jing Xin’ai，Wang Guoqing，Lu Fajin，et al. Impact of soil and water conservation measures on flood runoff in Qingjianhe River Basin[J]. Water Resources and Hydropower Engineering，2005，36(3)：66-68(in Chinese).。

下垫面变化对流域产汇流影响研究进展

ｒｏｇｒｅｓｓＯｉｌＥｆｆｅｃｔｓｏｆＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆＵｎｄｅｒｌｙｉｎｇＳｕｒｆａｃｅｏｎＲｕｎｏｆｆＹｉｅｌｄａｎｄ
ＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ
ＤＯＮＧＧｕｏ－ｑｉａｎｇ，ＹＡＮＧＺｈｉ－ｙｏｎｇ２，ＹＵＹｉｎｇ－ｄｏｎｇｚ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｏｎｇｈ凇Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＷａｔｅｒＣｙｃｌｅｉｎＲｉｅｒｖＢａｓｉｎ，ＣｈａｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｍｐａｃｔｓｏｆｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｈａｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｕｃｈａｓｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａ — ｔｉｏｎ，ａｎｄｒｕｎｏｆｆ，ａｎｄａｌｓｏｃａｕｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐａｃｔｓｏｎｔｈｅｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｆｌｏｏｄ，ａｎｄｄｒｏｕｇｈｔｉｎｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅ — ｖｅｌｏｐｔｈｅｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｏｎｔｈｅｒｕｎｏｆｆｙｉｅｌｄａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｃｏｍｅａｈｏｔｔｏｐｉｃｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ。ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｕｎ —

宁夏回族自治区中部干旱带水文地质特征及地下水资源利用

２０１５年第６期
西部探矿工程
１０１
宁夏回族自治区中部干旱带水文地质特征及地下水资源利用
敖春来，吕光辉，江华根，李永锋，王鹏涛，罗霄
（中国人民解放军６８６１２部队，宁夏银川７５００２１）摘要：宁夏中部干旱带是指宁夏中部多年平均降水量在２００～４００ｍｍ之间干旱地区。区内降水稀
收稿日期：２０１４ — ０５ — ２１
盐池县主要位于陶灵盐台地区的东部波状台地亚
区，大致沿盐池南北分水岭构成宽缓的向斜，即布伦庙一
第一作者简介：敖春来（１９７８一），男（汉族），重庆人，工程师，现从事野战给水地质研究工作。
心县、红寺堡开发区及利通区山区；中卫市的海原县、
２０％￣２８％，降水多集中在６～９月，１１月降水量最少。降水的年际变化较大。多年平均蒸发量达２０７５．１ｍｍ，是多年平均降水量的７倍。
宁夏河川径流总量少，地区、年内年际变化大，多年平均年径流由南部六盘山东南侧的３００ｍｍ，向北递减至引黄灌区边缘不足３ｍｍ。全区平均年径流量９．４９ × １０ｍ。，其中中部干旱带１．７１ × １０ｍ。，占全区的１８％；南部山区５．８ｘｌＯｒｎ。，占全区的６１．１％。

下垫面变化对流域产汇流影响研究进展

洪涝灾害的定义及形成过程
洪涝灾害的形成过程涉及降雨、地形地貌、河流水文等多个方面。
地形地貌和河流水文条件也会影响洪涝灾害的发生和程度。
洪涝灾害是指洪水泛滥、内涝等灾害现象，通常由气候变化、地形地貌、下垫面等因素综合作用形成。
降雨是洪涝灾害形成的主要因素之一，特别是持续性暴雨、特大暴雨等极端天气事件。
下垫面变化对地下水水质的影响
下垫面变化不仅会影响地下水的补给量，还会影响地下水的水质。
土地利用变化可能会导致地下水中有机质、重金属等污染物的含量增加。
城市化过程中，大量的生活污水和工业废水排放会导致地下水中有机物、氨氮等污染物含量增加。
水利工程如水库建设可能会导致地下水中溶解氧含量增加，同时也会改变地下水中其他污染物的输移和扩散条件。
下垫面变化对洪水的影响
下垫面变化包括土地利用变化、植被覆盖度变化等，这些因素会改变流域的产汇流过程。
下垫面变化对洪水的影响表现在洪水流量、洪水持续时间、洪水峰值等方面。
当流域内植被覆盖度增加时，洪水流量会减少，洪水持续时间会缩短，洪水峰值会降低。
反之，当流域内植被覆盖度减少时，洪水流量会增加，洪水持续时间会延长，洪水峰值会升高。
未来，将更加注重模型复杂性和数据驱动方法的融合，以提高预测精度和实用性。
研究内容与方法
研究内容
包括下垫面要素（如土地利用、植被覆盖、土壤含水量等）的变化对降雨径流、土壤水运动、河流水位、水沙输移等方面的影响。
研究方法
涉及现场观测、数值模拟和统计分析等方法，其中基于数据驱动的机器学习方法（如深度学习）受到广泛关注。
业等的影响。
下垫面变化对地下水位的影响

银川地区水文地质条件分析及地下水水源地保护区划分

ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ、ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ、ａｑｕｉｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．
（２）ＣｏｎｔｒａｒｙｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＹ＇ｍＣｈｕａｎａｒｅａ，ｗｅｓｅｌｅｃｔｅｄ
（３）建立水均衡方程式，考虑潜水含水层与承压含水层之间的水力联系，对潜水含水层、承压含水层分别进行计算，均衡期内，研究区的潜水补给超过６０％来自于渠系渗漏入渗补给，蒸发和人工开采是潜水主要排泄途径；研究区的承压水中约５４％的补给水来自于潜水含水层的越流补给，人工开采是最主要的排泄途径；研究区的地下水补给总量为６６８０９．６９ｘ１０４ｍ３／ａ。
Ｉｌ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅａｓｗｅｒｅａｃｈｉｅｖｅｄ．ＴｈｉｓｄｉｄｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｎｏｔｏｎｌｙｔｈａｔＧＭＭｃａｎｎｏｔｔａｋｅｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈａｔＷｈＡＥＭ２０００ｍａｙｇｏｉｎｔｏａｐｒｏｂｌｅｍｄｕｅａｇｉｖｅｎｍａｃｒｏ—ｖａｌｕｅｏｆｆｌｏｗｒａｔｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｒｅｓｕｌｔ，ｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｉｎＹｉｎｃｈｕａｎｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，Ｗｅｌｌｈｅａｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｚｏｎｉｎｇ，Ｙｉｎｃｈｕａｎａｒｅａ，ＧｒａｐｈｉｃｓｍｏｄｅＭｅｔｈｏｄ，ＡｎａｌｙｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ

水文模型背景下垫面变化对洪水的影响分析

水文模型背景下垫面变化对洪水的影响分析作者：郑波亭王德芳杜明岗来源：《城市建设理论研究》2013年第06期摘要：本文主要是针对变化较大的流域进行分析和探索。

首先利用1980年期间的次洪资料，来选定参数率，接着根据两方面数据的起伏变化来反映流域下垫面的变化。

其次是通过1980年后期的参数重复1980年前期的洪水状况，最后计算出次洪径流深和洪峰的的结果，分析水文模型背景下垫面变化对洪水的影响。

研究显示：在降水条件都一致的情况下，各流域的径流深和洪峰会随着自由水容量和河网水流消退系数的增大而减小，同时径流深的减小幅度会低于洪峰的减小幅度。

相对于洪峰的影响，说明下垫面变化对洪峰的影响更严重。

关键词：新安江模型；新安江一海河流域水文模型；次洪模拟；下垫面变化中图分类号： TV122 文献标识码： A 文章编号：随着社会经济的突飞猛进，江河流域的水资源开发量日益增大。

在20世纪的中期，由于人类的过度开发资源自然、地下水的过度开发和利用，对下垫面的变化造成严重影响。

它的影响体现在以下几方面：包气带越来越厚，径流拦蓄发挥的作用过大，出现了严重的地下水渗漏情况。

一般情况下，我们都是通过模型结构不变、调整参数和改变模型的结构这两种有效的方法进行流域下垫面变化的分析和探索。

以下主要是，通过进行次洪模拟，我们立足于新安模型和经过改造的新安江一海河流域水文模型的研究。

次洪径流深和洪峰变幅，是下垫面变化对洪水影响的先决条件。

一、三种模型的概述1、新安江模型新安江模型作为一个概念性模型，它的参数是比较具有分散性和随机性的。

它主要是根据流域下垫面的水文、地理情况把整个流域分为无数个单元流域。

各个单元流域中再进行汇流总量的计算，可以得出单元流域的出口流馈情况，接着把单元流域预报流量过程对流域出口的总流量进行合理的预测，最终可以得出流域预报流量的总结果。

单元流域水文模拟的方法包括：蓄满产流机制和三层蒸散发计算模式、三水源划分坡地以及河网汇流两个阶段等。

人类活动影响下地下水环境研究以宁夏卫宁平原为例

人类活动影响下地下水环境研究以宁夏卫宁平原为例一、本文概述地下水作为地球上最重要的淡水资源之一，对于维持生态平衡和人类社会的可持续发展具有重要意义。

然而，随着人类活动的不断加剧，地下水环境面临着前所未有的压力和挑战。

本文旨在以宁夏卫宁平原为例，深入探讨人类活动对地下水环境的影响，以期为地下水资源的保护和可持续利用提供科学依据。

宁夏卫宁平原作为中国西北地区的一个典型农业区，其地下水环境受到农业灌溉、工业发展、城市化等多种人类活动的影响。

本文将系统分析这些人类活动对地下水水质、水量、水位等方面的影响机制，揭示人类活动与地下水环境之间的内在联系。

具体而言，本文将首先介绍宁夏卫宁平原的地理环境、社会经济背景以及地下水资源的分布特征。

然后，通过收集和分析相关数据和资料，评估人类活动对地下水环境的影响程度和范围。

在此基础上，本文将深入探讨人类活动对地下水环境的影响机制，包括农业灌溉对地下水的污染和过度开采、工业发展对地下水的污染和排放、城市化进程中地下水资源的开发利用等。

本文将提出针对性的保护措施和建议，以期为宁夏卫宁平原乃至类似地区的地下水环境保护和可持续利用提供参考和借鉴。

本文的研究不仅有助于深入了解人类活动对地下水环境的影响，还有助于推动地下水环境保护和可持续利用的理论和实践创新。

本文的研究成果也将为政府决策部门提供科学依据，有助于制定更加合理和有效的地下水环境保护政策。

二、宁夏卫宁平原地下水环境现状分析宁夏卫宁平原，位于宁夏回族自治区的中部，是一个典型的农业灌溉区。

近年来，随着人口的增长和经济的发展，人类活动对地下水环境的影响日益显著。

为了更好地理解卫宁平原的地下水环境现状，本文对该地区的地下水质量、水位变化以及开采情况进行了详细的分析。

从地下水质量来看，近年来卫宁平原的地下水受到了不同程度的污染。

这主要是由于农业化肥和农药的过量使用，以及工业废水和城市生活污水的排放所致。

根据最近的水质监测数据，部分地区的地下水存在氮、磷等营养物质的超标现象，同时重金属和有机污染物的含量也有所上升。

流域下垫面变化对水资源量情势演变影响分析

ｍ ’
．
受气象因素和地形因素、地貌因素的综合
影响．水量年际变化比较大。际变化大小可降年
以用变差系数或极值比（大值与最小值之比）最加以衡量。年降水量系列的Ｃ值越大．值比ｖ极
右。
年代减少３．：９０１７年为１７０３％１７～９９５２．亿ｍ’比６．５年代减少３．：９０１８年为７．５ｍ，０７６１８～９９％８２亿 ’ ｔ５年代减少６．：９０２０年为１７１亿ｇ０１％１９００８０．４
１２．降水量时空分布
霾瓣
ｌ宽｛
Ｉ
１０３￣ｍ．合年径流深６．ｍ全省地表２，８Ｌ３折［６１ｍ对水资源量系列频率计算，得平水年（：０求Ｐ５％）
地表水资源量为１１８Ｌｍ．偏干旱年（：０．，３２［Ｐ７％）表水资源量为６．亿ｍ３干旱年（＝５地９７０，Ｐ９％）表水资源量为４．５Ｌ３５地７，ｍ。６［２地表水资源量年代变化＿２
１降水量特征分析，１１水量分析计算．降
均降水量５５７１．ｍｍ，０代减少１．％。￣５ｆ５７
２地表水资源量，
频率计算采用皮尔孙 Ⅲ 型曲线法．首先采

宁夏地区水资源分析

宁夏水资源分析宁夏地处我国内陆中部偏北，距海遥远，降水稀少，水资源严重短缺。

当地人均水资源占有量仅为黄河流域的1/3，全国的1/12。

人均水资源可利用量仅有670m3，为全国平均值的1/3，呈现资源型、工程型、水质型缺水并存的局面。

1水资源现状分析1.1地表水资源宁夏水资源有黄河干流过境流量525亿m3，可供宁夏利用40亿m3(实际利用仅为33。

0亿m3，且逐年减少），地区水资源禀赋差.水能理论蕴量195.5万千瓦。

水利资源在地区上的分布是不平衡的,绝大部分在北部引黄灌区，水能也绝大多数蕴藏于黄河干流。

而中部干旱高原丘陵区最为缺水，不仅地表水量小,且水质含盐量高，多属苦水或因地下水埋藏较深，灌溉利用价值较低.宁夏 9.49 亿 m3 地表水资源量中苦咸水占 22％,达 2.13 亿 m3，占全自治区总面积的 57％。

主要分布在中部的苦水河中下游、红柳沟和黄河右岸诸沟，南部的祖厉河、清水河中游及葫芦河流域.南部半干旱半湿润山区，河系较为发达，水利资源较丰富，但其实际利用率较小.全区地表水多年平均径流量为8.89亿m3 （不计黄河干流)，另有黄河干流过境流量325亿m3，为农业生产提供了有利的条件.其中，清水河是黄河在宁夏境内的最大支流，河长320km,年径流量仅为2。

53亿m3。

1。

2 大气降水由于宁夏特殊的地理位置，受位置尤其是纬度以及地形状况的影响,宁夏降水稀少，蒸发强烈。

宁夏自南向北,降水由675mm下降为138mm，在地域分布上,降水的分布也极不均匀，与同纬度我国东部地区相比较，具有明显的干旱性，地表缺乏植被覆盖，蒸发强烈,大部分地区蒸发量为降水量的5—10倍，年蒸发量为1200mm－2400mm，全自治区平均蒸发量高达 1250mm，是降水量的 4 倍。

干燥度(k=可能蒸发量/降水量）大部分地区大于2，有一半以上地区大于3。

多年平均降水量 289 mm，不足黄河流域平均值的 2/3，且年内分配很不均匀。

下垫面变化对水循环过程的影响

下垫面变化对水循环过程的影响水循环是地球上最为重要的循环之一。

它将水从各个地方收集起来，向大气中释放出来，然后再通过降雨、雪以及其他降水形式将其分布到全球各地。

但是，随着下垫面的变化，这个水循环过程也随之发生了一系列的变化。

下面，我们将探讨下垫面对水循环过程的影响。

一、气候变化影响下垫面气候变化已然成为了当今时代的一个现实问题，其对于下垫面的影响也非常显著。

全球变暖，使得海平面上升，并导致冰川融化。

在这些变化之下，过去的水循环轨迹已经无法适应新的环境变化。

当气候变暖时，海水温度也会随之升高。

这会导致海洋大气的交换变得更加激烈，因此空气中的水汽含量也会随之增加；另外，这也将导致极地地区的冰层融化，从而使得地球上的海洋水位和河流水位变得更加高涨。

二、下垫面对水循环过程的影响下垫面的变化对于水循环过程有着深远的影响。

无论是人为因素还是自然因素引起的下垫面变化，通常都能够引起周围环境的变化。

例如，在森林枯萎和居住区建设等人为干扰之下，地面表面的覆盖层会发生改变。

这些变化可能会导致水土留存和渗漏变得更加复杂和耗时，这会改变水循环过程中的流量和水文学过程，影响水文学学家的水文研究。

此外，下垫面变化还会导致冬季降水区域的范围发生变化。

研究表明，当湖泊冰层的表面破裂时，会导致水汽释放，从而加速周围空气中云雾的形成。

三、全球变暖引起的影响全球变暖是当前的环境问题之一，改变了地球的气候和生态系统，从而影响到了水循环过程。

随着气温升高，热量能够更快地把水蒸发到区域的大气中，然后形成云层并导致降雨。

然而，全球变暖也可能导致水循环过程中的干旱和洪水发生更加频繁和严重的情况。

因此，全球变暖可能导致地球上的水循环过程变得更加复杂和难以预测。

为了有效地对全球变暖和其对水循环过程的影响进行反应，我们需要进一步了解下垫面变化对于水循环过程的影响，并采取相应的措施。

总之，下垫面的变化会对水循环过程产生深远的影响。

全球变暖，自然灾害和人类活动都会改变下垫面，而这些变化又会影响到水循环过程的稳定。

宁夏资源利用研究报告

宁夏资源利用研究报告宁夏资源利用研究报告尊敬的领导：根据对宁夏地区资源利用情况的调研和分析，下面对宁夏资源利用情况进行报告。

一、宁夏资源概况宁夏是中国十大出土地之一，地下矿藏资源丰富，主要有煤炭、石油、天然气、铁矿等。

此外，宁夏还拥有大面积的沙漠，水资源相对匮乏。

二、宁夏资源利用状况1.能源资源宁夏的能源资源主要是煤炭、石油和天然气，其中煤炭资源储量大约为19亿吨。

目前，宁夏已经有一定规模的煤炭开采和利用，但仍存在矿井安全隐患和环境污染问题。

石油和天然气资源开采相对较少，有待进一步开发利用。

2.土地资源宁夏耕地资源有限，但土壤肥沃，适合种植小麦、玉米等作物。

此外，宁夏还拥有大片的草原和荒漠土地，可以用于畜牧业和生态修复。

3.水资源宁夏的水资源相对匮乏，主要依赖于黄河水源。

为了充分利用水资源，宁夏进行了大规模的水利建设，包括修建水库、引黄灌溉等措施。

但由于水源的有限和严格的管理，宁夏仍需要加强水资源的节约利用。

4.人力资源宁夏的人口相对较少，人力资源利用仍面临诸多挑战。

因此，宁夏需要加强人才培养和引进，提高人力资源的利用效率。

三、宁夏资源利用问题与对策1.煤炭资源问题与对策宁夏煤炭开采和利用过程中存在安全隐患和环境污染问题，需要加大煤炭矿井安全管理力度，加强环境保护措施。

此外，可以发展清洁能源替代煤炭，减少对煤炭资源的依赖。

2.水资源问题与对策宁夏的水资源相对匮乏，需要加强节水意识普及和水资源的合理规划利用。

此外，可以开展水资源的回收再利用，提高水资源的利用效率。

3.人力资源问题与对策宁夏人力资源相对不足，需要加强人才培养和引进，提高人力资源的利用效率。

同时，可以尝试发展高技术产业和服务业，提高劳动生产率。

四、宁夏资源利用的前景和建议宁夏作为资源相对丰富的地区，有着巨大的发展潜力。

未来，宁夏可以进一步加大清洁能源开发和利用力度，开展资源循环利用，提高资源利用效率。

同时，宁夏还可以加强产业结构调整，发展高技术产业和服务业，提升经济发展水平。

宁夏水资源演变情势分析

收稿日期：０６—０２０４—１５
作者简介：李振玺（９５）男，１５一，高级工程师，主要从事水文水资源评价与分析研究
维普资讯
２６３
宁
夏
工

程
技
术
第５卷
受次洪量影响很大．相同年降水量情况下，因为暴
宁夏水资源演变情势分析
李振玺，马如国
（夏水文水资源勘测局，宁宁夏银川７００）５０１
摘
要：近年来，由于受人类活动的影响，地表与地下产水的下垫面条件发生了变化，造成水资源量、可利用量等
水资源情势发生了变化，为此采用统计分析方法对宁夏各水资源分区１５－２０９６００年径流系列进行了分析和预测，通过分析认为，年径流量周期性变化不明显，总的趋势上宁夏今后一段时间内径流将处于偏枯阶段，宁夏在关键词：资源；变情势；析；径流量水演分年
ｕ（一Ｐ：多平均值 ×１０）０％表示，０伏小，ＪＰ≥２％
表１年径流模比系数值
Ｔａｂ．１ｆｅｕｅｙａｔｏｎｎｕａｒｏｆｒｑｎｃｆｃｏｒｆａｌｕｎｆ
为丰水；０＜Ｐ≤２％为偏丰；０＜Ｐ≤１％１％０一１％０为平水；０ ≤ Ｐ＜一１％为偏枯；Ｐ≤ 一０一２％０２％为枯水．实际工作中在以上范围内，可算出相应的模

宁夏中部干旱地区水资源现状探讨

（一）植树种草植树种草是防止水土流失的重要措施。农田防护林可以起到防
风固沙，调节气候，防止干热风，提高温度，减轻霜冻的作用；人工
种草可以增加地面植被覆盖，减轻水土流失，提高土壤肥力和增加肥料、饲料和燃料，将退耕还牧的大部分土地种植草木，还能发展区域内的畜牧业，提高流域居民生活水平。（二）控制上游用水量上游水库、拦水坝大量建设是造成海原县境内清水河支流流域中下游地区水资源匮乏加剧的主要原因之一。由于上游居民不断增加的水资源需求量，导致其建设的水库、拦水坝日益增多，截流量也日益增大，这使得下游区域河道来水逐渐减少甚至断流。政府机构只有将眼光放得更长远，为百姓考虑得更周全，严格控制上游水库、拦渣坝等的建设核准，控制上游用水量，协调上下游水资源的分配利用，
资源过度开发对流域的影响。
【关键字】断流：流域：水土流失：防治措施
宁夏海原县位于东经１０５。０９～１０６。１０，北纬
环。
３６。０６～３７。０４之间，东与原州区相连，南与西吉县接壤，西邻甘肃靖远、会宁县，北濒沙坡头区、同心县。南北长９５ｋｎ，东西宽ｉ８０ｋｍ，全县国土面积６８９９ｋｍ。海原县地处黄土高原的西北部，属黄
（二）对沿线居民生活的影响
才能逐渐遏制流域内中下游地区水资源日益减少的局面。
（三）发展节水型农业
２０世纪９０年代以前，海原境内清水河支流水量充沛，河水清澈，可供人畜饮用。由于流域内树木遭滥砍滥伐、植被覆盖区遭毁林开荒、上游新建水库和拦水坝等影响，河道开始干涸，部分溪流逐渐断水，人畜饮水及生活用水出现困难，为维持生活，沿线居民只能靠打深井或打水窖收集雨水以解决饮水及生活用水。（三）对流域气候的影响宁夏深居西北内陆高原，属典型的大陆性半湿润半干旱气候，雨季多集中在６９月，具有冬寒长，夏暑短，雨雪稀少，气候干燥，风大沙多，南寒北暖等特点。流域断流后，流域内空气水分较早年减少，草地退减，造成山地沙化严重。同时，由于无水对农田灌溉，盐

城市化过程中的下垫面变化对水文循环的影响

【作者简介】郑小乐（1983～），男，山东博兴人，助理工程师，从事城市水文研究。

城市化过程中的下垫面变化对水文循环的影响Impact of Underlying Surface Changes During the Process of Urbanizationon the Hydrological Cycle郑小乐（济南市水文中心，济南250014）ZHENG Xiao-le(Ji ’nan Hydrological Center,Ji ’nan 250014,China)【摘要】深入探讨了城市化进程中下垫面变化对水文循环的影响，分析了下垫面变化如何影响城市及其周边地区的水文循环，包括地下水流、径流和蒸发过程的改变，探索了由下垫面变化导致的一系列环境问题，如城市洪涝、热岛效应和水资源短缺。

为解决这些挑战，论文提出了一系列应对策略和建议，强调了绿色基础设施、生态友好城市设计和有效的雨水管理在确保水资源可持续利用和城市生态健康中的关键作用。

【Abstract 】The influence of underlying surface changes on the hydrological cycle during urbanization is deeply discussed,and howunderlying surface changes affect the hydrological cycle of cities and their surrounding areas is analyzed,including changes in groundwater flow,runoff and evaporation processes,and a series of environmental problems caused by underlying surface changes are explored,such as urban flooding,heat island effect and water resource shortage.To address these challenges,the paper proposes a series of strategies and recommendations that highlight the critical role of green infrastructure,eco-friendly urban design and effective stormwater management in ensuring sustainable water use and urban ecological health.【关键词】城市化；下垫面；变化情况；水文循环；影响【Keywords 】urbanization;underlying surface;changes;hydrological cycle;impact 【中图分类号】P339【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2024）04-0022-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.04.2071下垫面变化对降水的影响1.1城市热岛效应对局地降水模式的改变城市化指的是人口从农村到城市的迁移,伴随着城市规模的扩大和非农经济活动的增加,通常与工业化、现代化和经济发展相伴随,标志着国家或地区从以农业为主的生产模式转向以工业和服务业为主的生产模式。

利用水文模型研究下垫面变化对洪水的影响

ｔｒｆｅｃｄｌｂｆｒｄａｔｒ１８．Ｔｅａａｔｒｆｅ９８ａｉｒｔｄｐｅｉｕｌｒｓｄｔａｕａｅｔｅｆｏｄｈｄｏｒｐｅｅｏｅｅｓｏａｈｍｏｅｅｏｅａｆ９０ｎｅｈｎｐｒｍｅｅｓａｔｒ１０ｃｌｂａｅｒｖｏｓｙｗｅｅｕｅｏｃｃｌｔｈｏｙｒｇａｈｓｂｆｒｌ
中图分类号：Ｐ３３３
ＲｅｅｒｈｏＩｆｕｅｃｓｏｓａｃｎｎｌｎｅｆＵｎｄｒａｉｕｒａｅＣｈａｅｏｔｅＦｌｏｓＢａｅｎｅｌｙｎｇＳｆｃｎｇｓｔｈｏｄｓｄｏ
（．１河海大学水文水资源学院，江苏南京２０９；．１０８２海河水利委员会科技咨询中心，天津３０７；０１０
３河北省水文水资源勘测局，北石家庄００３）．河５０１
摘
要：选取海河流域紫荆关、阜平两个小流域，分别用１８前后的次洪资料对进行了参数率定，９０年根据两组参数的变
（．ｏｌｅｏｙｒｌｇｎ把ｅｏｒｓＨｏａｎｖｒｔ，ａｊｇ２０９，Ｃｉａ２ＳｉｃｎｅｈｏｏｙＩｏｍｔｎＣｎｅ，１ＣｌｇｅｆＨｄｏｙａｄｏｒｓｕｃ，ｈｉｉｓｙＮｎｉ１０８ｈｎ；．ｃｎｅａｄＴｃｎｌｆｒａｉｅｔＲｅＵｅｉｎｅｇｎｏｒＨＷＣ，Ｔａｊ０１０，ｈｎ；．ｅｅＨｄｏｏｙ＆ＷａｅＲｓｕｃｕｖｕｅｕＳ￣ａｈａｇ００３，ｈｎ）Ｃｉｎｉ３０７Ｃｉａ３ＨｂｉｙｒｌｎｇｔｒｅｒｅＳｒｙＢｒ，ｈｉｕｎ５０１Ｃｉａｏｓｅａｚ

下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响研究

下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响研究随着全球气候变化的不断加剧，下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响越来越受到重视。

下垫面指的是地面的自然和人为因素引起的变化，例如土地利用、覆盖情况、地形高差等。

这些变化会对地表水的径流速度、水量和水质等方面产生重要影响，进而影响流域的水资源利用和生态保护。

在过去的研究中，学者们利用不同的方法进行流域水文响应模拟。

其中，基于气象要素和流域特征进行模拟的方法是常见的研究手段。

这种方法通常使用流域气象数据和土地利用数据作为输入，利用模型模拟出表层径流、地下径流和蒸散发等过程的变化，从而分析流域水循环和水文响应的变化趋势。

然而，这种方法忽略了下垫面的变化对流域水文响应的影响，容易出现不准确的预测结果。

为了克服这种局限性，近年来一些学者开始关注下垫面变化对流域水文响应的影响。

他们利用遥感技术获取下垫面数据并将其作为模型的输入，模拟出不同下垫面变化情况对流域水文响应的影响。

例如，有学者通过模拟不同景观类型下的降雨径流过程，发现植被覆盖度和土地利用类型的变化对流域径流量和水的质量有着显著的影响。

而另外一些学者则通过模拟城市化背景下的地表径流变化，证明城市化进程对流域径流和水质的影响逐渐上升。

除此之外，一些研究还从空间尺度和时间尺度两个维度出发，对下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响进行了深入研究。

例如，在空间尺度上，有学者利用遥感数据模拟出不同土地利用类型下的径流过程，发现不同类型的土地覆盖对径流产生的影响程度不同。

在时间尺度上，有学者从季节和年际尺度出发，对气候变化和下垫面变化对流域水文响应的影响进行了广泛讨论。

总的来说，下垫面变化对流域水文响应的影响是不可忽视的，尤其在全球气候变化背景下更为重要。

因此，未来的研究需要加强对下垫面变化的深入研究，结合不同的下垫面数据进行综合模拟和分析，为流域水资源管理和生态环境保护提供科学依据。

盐池地区不同下垫面输沙率特征

第22卷　第2期2024年4月中国水土保持科学Science of Soil and Water ConservationVol.22　No.2Apr.2024DOI :10.16843/j.sswc.2023013盐池地区不同下垫面输沙率特征张国军1,沈子雅2†,魏小燕1,任正龑1,徐志友1,马文涛1,程金花2,王　霄1(1.宁夏水土保持监测总站,750021,银川;2.北京林业大学水土保持学院,100083,北京)摘要:为探究宁夏盐池地区输沙率年内与年际变化特征以及风速与输沙率关系,测量刘窑头风蚀实验站2010 2019年5种下垫面风蚀样地(流动沙丘㊁半固定沙丘㊁固定沙丘㊁灌木林地和荒草地)的输沙率(Q )及风速(V ),计算集中度(R CD )和集中期(R CP )㊁年际变差系数(S v )与年际极值比(S w ),并将输沙率与风速进行函数拟合㊂结果表明:1)下垫面影响Q 的大小及均匀性,灌木林地平均输沙率最小,年内输沙率集中程度最高,R CP 集中在5㊁6月㊂10a 间固定沙丘年内最大输沙率出现的时间日期前移,荒草地年最大输沙率出现的日期逐渐后移㊂2)S v 和S w 均表明流动沙丘输沙率年际变异程度高于灌木林地㊂3)指数函数能更好地反映半固定沙丘(R 2=0.843)输沙率响应风速特征,其他下垫面为幂函数最佳㊂4)一元三次函数较好表达各年平均输沙率与风速关系,拟合公式为:Q =65.42-93.36V +42.55V 2-6.00V 3(R 2=0.800)㊂存在2个风速临界值(1.74和2.99m /s),改变输沙率对风速的响应㊂结果可用于盐池地区风沙治理措施建设实践中,可为盐池地区的风蚀综合治理提供科学依据与技术支撑㊂关键词:输沙率;年内变化;年际变化;宁夏盐池地区中图分类号:S157.1文献标志码:A文章编号:2096⁃2673(2024)02⁃0099⁃08引用格式:张国军,沈子雅,魏小燕,等.盐池地区不同下垫面输沙率特征[J].中国水土保持科学,2024,22(2):99-106.ZHANG Guojun,SHEN Ziya,WEI Xiaoyan,et al.Characteristics of sediment discharge in different underlying surface in the Yanchi area[J].Science of Soil and Water Conservation,2024,22(2):99-106.收稿日期:20230207　修回日期:20240117项目名称:企事业单位委托科技项目宁夏水土流失潜在危险性评价研究”(SBZZ -J -2020-09)第一作者简介:张国军(1968 ),男,正高级工程师㊂主要研究方向:水利工程,水土保持㊂E⁃mail:137****0138@ †通信作者简介:沈子雅(1998 ),女,博士研究生㊂主要研究方向:水土保持㊂E⁃mail:ziyashen2016@Characteristics of sediment discharge in different underlyingsurface in the Yanchi areaZHANG Guojun 1,SHEN Ziya 2,WEI Xiaoyan 1,REN Zhengyan 1,XU Zhiyou 1,MA Wentao 1,CHENG Jinhua 2,WANG Xiao 1(1.Ningxia Soil and Water Conservation Monitoring Station,750021,Yinchuan,China;2.School of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,100083,Beijing,China)Abstract :[Background ]The ecological environment of the Yanchi area is fragile,and sand erosion will affect the ecological environment and sustainable development of the region.Changes in wind erosion environments can be detected through a quantitative analysis of the dynamic wind erosion processes.Characteristics of changes in sediment discharge over long time scales affect to varying degrees the planning and implementation of sand management measures in arid regions.Quantitative analyses of sediment discharge and wind speeds on different underlying surfaces in the study area are of reference value for the deployment of wind and sand control projects on different underlying surfaces in the study area.[Methods ]The wind speeds and monthly and annual weights of sand accumulation were measuredat the Liuyaotou wind erosion experimental station,and the sediment discharge was calculated using the中国水土保持科学2024年sediment discharge equation.The data was from five types of wind erosion samples(moving dune,semi⁃fixed dune,fixed dune,shrub⁃land and barren grassland)at the Liuyaotou wind erosion experimental station from2010to2019.Immediately,sediment discharge concentration(R CD),sediment discharge concentration period(R CP),sediment discharge inter⁃annual variation coefficient(S v),and sediment discharge inter⁃annual extremum ratio(S w)were calculated.We also fitted the sediment discharge and wind speed by regression analysis to explore the response of sediment discharge to wind speed variation. [Results]1)The underlying surface affected the magnitude and the uniformity of the sediment discharge,and there were some differences in the concentration and concentration period values of sediment discharge on five kinds of different underlying surfaces.The smallest average value of content and concentration was in shrub⁃land,indicating that the stable intra⁃annual variation occurred in the shrub⁃land.And the corresponding months of the concentration period were in May and June in shrub⁃land.The maximum annual sediment discharge in fixed dunes shifted forward over the course of the10⁃year period.While the annual maximum sediment discharge in barren grassland shifted back in time.2)Both the research on the inter⁃annual variation coefficient and the inter⁃annual extremum ratio indicated a higher degree of inter⁃annual variability of sediment discharge from the moving dune than from the shrub⁃land in the study area.The instability of the inter⁃annual variation coefficient from the moving dune was extremely high,and it was small from shrub⁃land.3)The exponential function better reflected the relationship between sediment discharge and wind speed for the semi⁃fixed dune,for which the R2was 0.843,while the best fit of sediment discharge and wind speed for the other underlying surfaces was the power function.4)A cubic function was a good expression of the relationship between the average sediment discharge in each year and the wind speed in each year.The fitting formula was:Q=65.42-93.36V+42.55V2-6.00V3(R2=0.800).There were two wind speed thresholds(1.74and2.99m/s) that caused the response of the sand transport rate to wind speed to change.[Conclusions]There is an effect of underlying surface type on the variation coefficient and extremum ratio of sediment discharge. Meanwhile,there are critical values where the sediment discharged in response to wind speed.The results of this study could be used in the construction of wind and sand measures in the Yanchi region, providing a scientific basis and technical support for the comprehensive management of the Yanchi wind erosion region.Keywords:sediment discharge;inter⁃annual variation;intra⁃annual variation;Yanchi area of Ningxia 土壤风蚀是干旱㊁半干旱地区土地退化和土地荒漠化最重要最直接的作用[1],并受风况㊁植被盖度㊁植被类型㊁地表物质组成等因素的共同影响[2]㊂盐池地区地处干旱荒漠区向半干旱草原过渡区,生态环境脆弱,是土壤风蚀问题严重的地区之一㊂风沙侵蚀不仅会影响盐池地区的生态环境和可持续发展,对人民的生活也会造成影响㊂因此对盐池地区开展风沙运输的研究,是进行风沙治理的前提㊂近年来学者对土壤风蚀动态变化进行研究,大多是通过分析沙粒粒度[3]㊁风沙流结构[4]㊁风沙运动规律[5]等,而输沙率也是评估土壤风蚀和土地荒漠化的重要参数㊂对输沙率动态变化特征仅限于短时间内的定量分析[6],对长时间序列的输沙率变化特征的研究较为少见㊂输沙率长时间尺度下的变化特征在不同程度上影响着干旱地区风沙治理措施的规划与实施㊂前人研究长时间序列数据的年内年际变化,常用集中度与集中期计算㊁变差系数[7]㊁极值比[8]等方法表达水沙年内年际变化特征㊂借鉴水沙悬移质年内年际变化的研究方法,可通过上述方法对风蚀输沙率年内年际变化进行研究㊂探究风蚀输沙率年内变化与年际变化特征对于开展防风固沙工程与措施等方面有重要意义㊂风蚀过程是个十分复杂的物理过程,除了对输沙率动态变化特征的研究,国内外也通过实际测量[9]或风洞试验[10]对输沙率和风速相关关系进行大量理论和试验研究㊂包岩峰等[11]认为毛乌素沙地输沙率随风速的变化分别呈幂函数或指数函数关系㊂毛东雷等[12]通过分析新疆策勒县3个不同下001　第2期张国军等:盐池地区不同下垫面输沙率特征垫面近地表风沙流结构差异,认为输沙率或输沙通量与高度为指数函数或对数函数关系㊂研究区沙地处于毛乌素沙地和黄土丘陵的过渡地带,以沙地貌特征为主,存在不同下垫面类型㊂定量计算某一地区的输沙率和风速关系对于研究当地的环境生态及其变化状况非常重要,对研究区不同下垫面输沙率与风速进行定量分析,对防风固沙工程的布设有参考价值㊂目前对盐池地区长时间输沙率变化特征的研究较少,且不同下垫面输沙率对风速的响应有所不同㊂笔者运用宁夏盐池县刘窑头风蚀实验站20102019年风蚀样地数据,计算研究区输沙率的集中度(R CD)和集中期(R CP)㊁输沙率年际变差系数(S v)与年际极值比(S w),分析宁夏盐池县输沙率年内年际变化特征,同时探究输沙率与风速的函数关系,分析对输沙率变化的影响因素㊂1　研究区概况盐池县位于宁夏回族自治区东部,为县级行政区国家级重点防治区,属温带大陆性季风气候㊂多年平均年降水量294.6mm,且分布不均,年蒸发量2179.8mm,是降水量的7.9倍㊂年均风速2.8m/s,风蚀主风向为西北风,年大风时间达30d以上,大风天气多集中于春季㊂区域地形多为缓坡丘陵滩地和固定㊁半固定沙丘,间有流动沙丘分布,土壤以风沙土㊁灰钙土为主,土壤肥力较低,结构松散,易风蚀形成荒漠㊂植被类型是从干草原向荒漠的过渡地带,其中灌丛㊁草原㊁沙地植被数量较大,分布较广㊂沙场以沙生荒漠植物为主,植物群落单一㊁草层低矮,植被稀疏㊁间有部分人工灌木林,以沙柳(Salix cheilophila)为主㊂2　数据与方法2.1　数据来源收集盐池县刘窑头风蚀实验站2010 2019年月度及年度风蚀样地数据,包括逐月㊁逐年的风速㊁风向㊁风蚀厚度㊁输沙率等㊂盐池县刘窑头风蚀实验站地理位置为E107°13′02″㊁N37°39′55″,实验站布设有5个水土流失风蚀观测样地,按照不同下垫面分为流动沙丘㊁半固定沙丘㊁固定沙丘㊁灌木林地㊁荒草地㊂实验样地内的植被主要为沙柳和沙蒿(Arte⁃misis desertoram),其中流动沙丘㊁半固定沙丘㊁固定沙丘㊁灌木林地㊁荒草地的平均植被盖度分别为5.5%㊁44.1%㊁55.1%㊁77.0%和41.1%㊂观测样地大小统一为25m×25m㊂每个观测样地配置有全方位积沙仪1套,每次观测后对收集的沙粒进行称量㊁清空并计算,每月采集1次,得出观测样地总输沙率㊂研究区2010 2019年年均风速分别为3.59㊁2.17㊁1.89㊁1.98㊁1.85㊁2.03㊁2.02㊁1.69㊁1.51和1.45m/s㊂2.2　研究方法2.2.1　输沙率计算　输沙率根据刘旭阳等[13]使用的输沙密度计算公式进行计算㊂2.2.2　输沙率年内变化特征　Zhang等[14]首次提出降雨R CD和R CP,利用向量原理计算降水变化特征,成为评价降水非均匀性的指标㊂笔者借鉴长时间序列年内变化分析方法,为有效判断输沙率年内变化特征,使用输沙率R CD和R CP㊂R CD反映输沙率在年内的集中程度,R CP反映一年中最大输沙率出现的时间,具体计算式见文献[14]㊂R CD越大表示输沙率分配越分散,越小越集中;R CP为一年中最大输沙率出现的时间,表1为各月包含和代表角度值㊂表1　集中期R CP各月包含和代表角度值Tab.1　Monthly including and representing anglesin concentration period R CP(°)月份Month包含角度Including angle代表角度Representing angle 1345~150215~4530345~7560475~105905105~1351206135~1651507165~1951808195~2252109225~25524010255~28527011285~31530012315~3453302.2.3　输沙率年际变差系数(S v)与年际极值比(S w)　年际变差系数是反映水文气象年际变化特征的重要参数,常用来描述各种水文变量的离散程度[15]㊂为准确研究输沙率年际变化特征,借鉴径流年际变化参数,引入输沙率年际变差系数(S v)与输沙率年际极值比(S w)[16]㊂S v值越大,表示输沙率序列的年际变化越大;S v值越小,表示其101中国水土保持科学2024年年际变化越平缓㊂3　结果与分析3.1　各年输沙率特征输沙率表征近地表气流在单位时间内通过单位宽度或单位面积内输送的沙粒质量,是显示一定边界条件下风沙流强度的具体指标㊂通过对实验站全方位积沙仪沙粒的收集称量与计算,得出2010 2019年不同下垫面年均输沙率(图1)㊂流动沙丘的输沙率明显大于其他下垫面各年输沙率,在10a间起伏较大,除2014和2017年,其他年份输沙率皆>1g/(m2㊃min)㊂其他下垫面输沙率无较大区别且无明显突变,在2011年下降后,保持稳定,在2015年以后开始小幅度波动,其输沙率皆在<1g/(m2㊃min)㊂其中灌木林地的平均输沙率在所有下垫面平均输沙率中最低,说明灌木林地具有较好的防风固沙功能,这可为盐池地区的风沙治理提供参考㊂图1　刘窑头风蚀实验站2010 2019年各年份年均输沙率Fig.1　Average annual sediment discharge at Liuyaotou wind erosion experimental station during2010-20193.2　输沙率年内变化特征采用输沙率R CD与R CP表示输沙率年内变化特征㊂刘窑头风蚀实验站2010 2019年间的输沙率R CD与R CP计算结果如表2所示㊂下垫面对输沙率R CD有一定影响,从输沙率R CD的大小关系可以看出荒草地的分散程度最高,R CD均值为58.43%;流动沙丘分散程度第2高,R CD均值为40.02%;而灌木林地的输沙率最集中,R CD均值为28.97%㊂通过样地覆盖度与输沙率集中程度的比较可看出,在沙地中布置植被措施使输沙率在年内的越集中㊂根据R CP计算角度值对应的月份,发现固定沙丘和灌木林地最大输沙率主要出现在5㊁6月,半固定沙丘最大输沙率主要出现在4㊁5月,流动沙丘最大输沙率主要出现在3㊁4月,荒草地最大输沙率主要出现在2㊁3月㊂R CD与R CP在10a中也表现出一定的变化规律㊂10a中流动沙丘㊁固定沙丘㊁灌木林地的R CD呈先下降后上升趋势,而半固定沙丘R CD整体呈下降趋势,其输沙率年内变化更为集中㊂每个下垫面类型的R CP有一定差异㊂固定沙丘虽然R CP主要在5㊁6月之间交替出现,但其R CP对应的角度呈减小趋势,说明年内最大输沙率出现的时间前移;半固定沙丘R CP 为58.1°~131.4°,流动沙丘的R CP为52.4°~ 101.6°㊂灌木林地输沙率R CP近10a无较大变化,其角度均<80°;荒草地输沙率R CP明显较低,呈上升趋势,反映荒草地年最大输沙率出现的日期逐渐后移㊂3.3　输沙率年际变化特征利用2010 2019年刘窑头风蚀实验站输沙量等资料统计年输沙率,并由统计结果计算得出不同下垫面下输沙率年际变差系数和输沙率年际极值比(表3)㊂可知,不同下垫面的年输沙率的变差系数分布在0.9031~2.0335之间,其中流动沙丘的年际变差系数最大,灌木林地的变差系数最小㊂这说明流动沙丘的年际输沙率不稳定性极大,灌木林地的年际输沙率的稳定性较高,稳定性的大小顺序为灌木林地>荒草地>半固定沙丘>固定沙丘>流动沙丘㊂半固定沙丘与固定沙丘变差系数值相近,灌木林地与荒草地的变差系数值也相近且较小㊂而站点不同下垫面的输沙率年际极值比值介于12.9439~117.2860之间㊂　年际极值比的大小规律与年际变差系数有一些差异,输沙率年际极值比的大小规律为流动沙丘>荒草地>半固定沙丘>固定201　第2期张国军等:盐池地区不同下垫面输沙率特征表2　刘窑头风蚀实验站2010 2019年输沙率集中度(R CD )和集中期(R CP )Tab.2　Concentration (R CD )and concentration period (R CP )of sediment discharge at Liuyaotou wind erosionexperimental station during 2010-2019下垫面类型Type of underlyingsurface集中度和集中期Concentration (R CD )and concentration period(R CP )2010201120122013201420152016201720182019流动沙丘R CD /%75.448.837.636.920.126.830.536.143.344.7Moving duneR CP /(°)60.7100.6100.974.752.4101.675.575.096.192.7月份Month 3443344444半固定沙丘R CD /%48.531.935.824.229.032.422.924.127.522.1Semi⁃fixed duneR CP /(°)78.8121.998.8118.6113.480.758.1131.4126.683.4月份Month 4545543554固定沙丘R CD /%57.056.931.51.817.529.55.028.938.844.7Fixed duneR CP /(°)138.6137.3135.1139.7107.1143.2129.8126.4100.181.9月份Month 6666565544灌木林地R CD /%37.135.124.114.012.123.227.032.840.244.1Shrub⁃landR CP /(°)150.2135.3111.2148.3154.3117.9109.7106.4106.0111.8月份Month 6656655555荒草地R CD /%17.356.258.0112.7105.277.152.247.723.934.0Barren grasslandR CP /(°)35.818.421.922.632.267.972.653.254.070.1月份Month2222233333沙丘>灌木林地㊂其中流动沙丘的年际极值比极大,为117.2860,这表明流动沙丘10a 间输沙率的年际变化最大㊂年际极值比最小的为灌木林地,为12.9439㊂输沙率变差系数值与输沙率年际极值比均表明2010 2019年宁夏盐池地区的流动沙丘输沙率年际变异程度高于灌木林地㊂表3　刘窑头风蚀实验站2010 2019年多年平均输沙率㊁输沙率年际变差系数(S v )及输沙率年际极值比(S w )Tab.3　Multi⁃year average sediment discharge,inter⁃annual variation coefficient (S v )and inter⁃annual extremumratio (S w )at Liuyaotou wind erosion experimental station during 2010-2019下垫面类型Type of underlying surface多年平均输沙率Multi⁃year average sedimentdischarge /(g ㊃m -2㊃min -1)年际变差系数Inter⁃annual variation coefficient (S v )年际极值比Inter⁃annual extremumratio (S w )流动沙丘Moving dune 7.16152.0335117.2860半固定沙丘Semi⁃fixed dune 0.35341.008215.6261固定沙丘Fixed dune 0.33151.097814.4422灌木林地Shrub⁃land 0.22220.903112.9439荒草地Barren grassland0.25440.932823.53563.4　总输沙率与风速变化关系输沙率是显示一定边界条件下风沙流强度的具体指标,而风速是影响风沙流运动的重要因素之一㊂根据前人[1112]对输沙率与风速关系的研究结果,将5类下垫面类型的总输沙率Q 与测得年平均风速V 进行函数拟合,拟合的方程见表4㊂当P <0.05时,此类函数有统计学意义㊂流动沙丘的总输沙率与风速的关系拟合效果最佳的是幂函数(R 2=0.975),指数函数与线性函数的拟合效果相近㊂半固定沙丘拟合效果最佳的为指数函数(R 2=0.843),幂函数与线性函数拟合效果相近,而对数函数拟合P >0.05,无统计学意义㊂固定沙丘拟合效果最佳的为幂函数(R 2=0.867),指数函数次之(R 2=0.835),对数函数拟合无统计学意义㊂灌木林地输沙率与风速幂函数拟合有最优效果(R 2=0.851),对数函数拟合效果次之(R 2=0.833)㊂荒草地输沙率与风速函数拟合效果并不佳,拟合优度R 2皆<0.800,最优拟合函数为幂函301中国水土保持科学2024年表4　刘窑头风蚀实验站总输沙率Q 与风速V 的函数拟合结果Tab.4　Fitting formulas for total sediment discharge Q to wind speed V at Liuyaotou wind erosion experimental station下垫面类型Type of underlying surface关系式Formula R 2P Q =0.254V 4.0150.975<0.05流动沙丘Moving duneQ =0.079e 23.589V 0.883<0.05Q =20.148V -33.5110.882<0.05Q =-6514.003+1511.849ln(V +72.675)0.862<0.05Q =4.874V -4.8870.720<0.05半固定沙丘Semi⁃fixed duneQ =74.529e -3.131V 0.843<0.05Q =0.031V +0.2900.721<0.05Q =0.262-0.050ln(V -1.448)0.693>0.05Q =3.936V -4.4380.867<0.05固定沙丘Fixed duneQ =41.364e -2.760V 0.835<0.05Q =-0.086V +0.5060.801<0.05Q =0.203-0.102ln(V -1.445)0.608>0.05Q =3.037V -4.6000.851<0.05灌木林地Shrub⁃landQ =27.596e -2.714V 0.825<0.05Q =-0.153V +0.5310.787<0.05Q =0.120-0.066ln(V -1.449)0.833<0.05Q =1.638V -3.1960.781<0.05荒草地Barren grasslandQ =8.806e -1.979V 0.740<0.05Q =-0.085V +0.4260.755<0.05Q =0.172-0.059ln(V -1.448)0.585>0.05数,线性函数拟合优于指数函数拟合,其对数函数拟合没有统计学意义㊂对各年平均输沙率与各年风速进行拟合,发现一元三次函数拟合效果最佳,拟合公式为:Q =65.42-93.36V +42.55V 2-6.00V 3(R 2=0.800)㊂由此可看出,存在2个风速临界值,使输沙率对风速的响应发生改变㊂当风速<1.74m /s 或>2.99m /s 时,输沙率随风速的增加而减小;其他情况输沙率随风速的增大而增大㊂4　讨论4.1　输沙率年内变化影响因素通过计算刘窑头风蚀实验站2010 2019年5个下垫面类型的输沙率R CD 与R CP 来分析盐池地区输沙率的年内分配及集中程度,结果显示下垫面类型和年内气候变化是研究区输沙率年内变化的主要因素㊂下垫面影响区域输沙率的分配㊂在本研究中,下垫面植被覆盖率越高,年内输沙率更为集中,其原因是植被地上部分增加地表粗糙度,起到一定阻沙作用[17],输沙量越小㊂　笔者发现半固定沙丘输沙率年内变化近10a 逐渐集中,这可能是因为在站点半固定沙丘内植被逐年生长,植被的演化趋势使得植被覆盖变高㊂荒草地R CD 高于流动沙丘可能是站点荒草地样地在10a 间土地利用方式的改变,致使数据不稳定,这是本研究的一个缺陷之处㊂植被覆盖削弱风速,输沙量进一步减少[18],使大风天气植被覆盖度高的输沙率较小㊂宁夏盐池地区在春季风速最大,大风天气较为集中,此时流动沙丘和荒草地R CP 主要出现在春季,秋季无出现输沙率集中现象㊂而随着植被覆盖增大,输沙率年内R CP 对应时间后移,这与杨远东等[19]的结论相同㊂根据输沙率均匀性及R CP 时间,能对研究区风沙活动进行预测,提前布置好预防措施起到更好防护效果㊂4.2　输沙率年际变化通过分析年均输沙率变化特征,流动沙丘在10a 间起伏较大㊂这是因为样地的植被起到良好的固沙作用㊂其中流动沙丘年际输沙率稳定性最差,而灌木林地输沙率年际变化最小㊂这是由于流动沙丘逐年输沙率受外部因素影响较大,致使S v 最大㊂而S w 也表现出流动沙丘输沙率年变化幅度大于灌木林地输沙率的年变化幅度㊂这主要是401　第2期张国军等:盐池地区不同下垫面输沙率特征因为沙丘在受到风蚀过程中,沙粒裸露程度更高,受到季节[20]㊁人类活动等[15]众多因素的影响更大㊂灌木林地通过上部分枝叶对风沙的阻拦以及植被根部对土壤结构的加强,样地输沙量较少,但对风速的敏感性并不高,使年际输沙率变化程度平缓㊂输沙率的分配及变异性研究受多种因素的综合影响,需要在后续研究中进一步探讨输沙率时空分布规律的其他原因㊂4.3　输沙率对风速的响应研究表明输沙率受到风速[21]和下垫面影响,刘旭阳等[13]认为输沙率与摩阻风速之间满足传统的低阶多项式的关系㊂而笔者采用对不同下垫面的各年输沙率和风速经过4种函数模型进行拟合,能为盐池地区风蚀的综合治理提供理论依据和参考㊂结果发现流动沙丘㊁固定沙丘㊁灌木林地㊁荒草地拟合效果最佳的为幂函数,指数函数能更好地反映半固定沙丘输沙率与风速之间的关系,因为下垫面的类型不同,输沙率与风速的关系函数不同㊂同时对总输沙率和风速进行拟合,发现一元三次函数拟合效果最佳[22],得出的研究区使输沙率的响应发生改变的风速临界值,对风沙预防起到一定的参考作用㊂但笔者未考虑率输沙率对植被覆盖率变化的响应,需要再后续进一步研究㊂5　结论1)下垫面类型对输沙率R CD和R CP存在影响㊂灌木林地年内输沙率R CD最小,流动沙丘及荒草地的年内输沙率更为分散㊂高植被覆盖率的下垫面,年内输沙率更为集中㊂由于10a间样地植被的演化趋势,固定沙丘年内最大输沙率出现的时间日期前移,而荒草地逐渐后移㊂2)S v与S w均表明盐池地区的流动沙丘输沙率年际变异程度高于灌木林地,流动沙丘沙面裸露,更易受到其他外部因素影响使输沙率发生变化㊂3)指数函数能更好地反映半固定沙丘输沙率与风速之间的关系,其余下垫面拟合效果最佳的为幂函数㊂总输沙率与风速为一元三次函数关系,存在2个风速临界值使研究区输沙率对风速的响应发生改变㊂6　参考文献[1]　张越,陈思宇,毕鸿儒,等.干旱半干旱区农田土壤风蚀特征及参数化研究进展[J].中国沙漠,2022,42(3):105.ZHANG Yue,CHEN Siyu,BI Hongru,et al.Character⁃istics and parameterization of farmland soil wind erosionin arid and semi⁃arid areas of China:Progress and chal⁃lenges[J].Journal of Desert Research,2022,42(3):105.[2]　刘玉璋,董光荣,李长治.影响土壤风蚀主要因素的风洞实验研究[J].中国沙漠,1992,12(4):9.LIU Yuzhang,DONG Guangrong,LI Changzhi.Study onsome factors influencing soil erosion by wind tunnel experi⁃ment[J].Journal of Desert Research,1992,12(4):9.[3]　周炎广,武子丰,胡日娜,等.毛乌素沙地新垦地土壤风蚀特征[J].农业工程学报,2020,36(1):138.ZHOU Yanguang,WU Zifeng,HU Rina,et al.Charac⁃teristics of soil wind erosion in new reclaimation land ofMu Us sandy land,China[J].Transactions of theCSAE,2020,36(1):138.[4]　王翔宇,朴东均,丁国栋,等.流动沙丘风沙流结构的定量研究[J].水土保持研究,2008.15(2):36.WANG Xiangyu,PIAO Dongjun,DING Guodong,et al.Study of the wind⁃sand flow structure on flowing sand[J].Research of Soil and Water Conservation,2008,15(2):36.[5]　康永德,何清,杨兴华,等.基于野外观测的风沙流跃移和蠕移运动规律研究[J].干旱区资源与环境,2017,31(5):119.KANG Yongde,HE Qing,YANG Xinghua,et al.Re⁃search on saltation and creeping laws of wind⁃blown cur⁃rents based on field observations[J].Journal of AridLand Resources and Environment,2017,31(5):119.[6]　黄富祥,牛海山,王明星,等.毛乌素沙地植被覆盖率与风蚀输沙率定量关系[J].地理学报,2001,56(6):700.HUANG Fuxiang,NIU Haishan,WANG Mingxing,etal.The relationship between vegetation cover and sandtransport flux at Mu Us sandland[J].Acta GeographicaSinica,2001,56(6):700.[7]　罗玉,秦宁生,周斌,等.长江源区沱沱河流域1961 2011年径流特征及其对降水的滞后效应[J].水土保持通报,2019,39(2):22.LUO Yu,QIN Ningsheng,ZHOU Bin,et al.Runoffcharacteristics and hysteresis to precipitation in TuotuoRiver basin in source region of Yangtze River during1961-2011[J].Bulletin of Soil and Water Conserva⁃tion,2019,39(2):22.[8]　陆莎莎,夏小明.浙江鳌江干流水沙通量变化规律探讨[J].人民长江,2015,46(S1):47.LU Shasha,XIA Xiaoming.Exploring the variation patternof water and sediment flux in the main stream of Aojiang501中国水土保持科学2024年River in Zhejiang[J].Yangtze River,2015,46(S1):47.[9]　陈亚宁,李卫红,李向军,等.新亚欧大陆桥新疆段风沙流活动特性及停积规律[J].自然灾害学报,2001,10(4):42.CHEN Yaning,LI Weihong,LI Xiangjun,et al.Charac⁃teristics of activity and sediment of wind⁃sand current inXinjiang line of New Eurasian Continental Bridge[J].Journal of Natural Disasters,2001,10(4):42. [10]LIU Jiaqi,KIMURA R,MIYAWAKI M,et al.Effects ofplants with different shapes and coverage on the blown⁃sand flux and roughness length examined by wind tunnelexperiments[J].Catena,197:104976. [11]包岩峰,丁国栋,吴斌,等.毛乌素沙地风沙流结构的研究[J].干旱区资源与环境,2013,27(2):118.BAO Yanfeng,DING Guodong,WU Bin,et al.Study onthe wind⁃sand flow structure in Mu Us sandy land[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2013,27(2):118.[12]毛东雷,雷加强,王翠,等.新疆策勒县沙漠-绿洲过渡带风沙流结构及输沙粒度特征[J].水土保持通报,2015,35(1):25.MAO Donglei,LEI Jiaqiang,WANG Cui,et al.Charac⁃teristics of sand flow structure and sand transportation par⁃ticles in Cele Desert⁃Oasis Ecotone of Xinjiang Wei au⁃tonomous region[J].Bulletin of Soil and Water Conser⁃vation,2015,35(1):25.[13]刘旭阳,宁文晓,王振亭.两种戈壁地表风沙流特征的野外观测[J].干旱区研究,2020,37(4):1087.LIU Xuyang,NING Wenxiao,WANG Zhenting.Sandflux characteristics in two areas of the Gobi Desert[J].Arid Zone Research,2020,37(4):1087. [14]ZHANG Lujun,QIAN Yongpu.Annual distribution fea⁃tures of precipitation in China and their inter⁃annual vari⁃ations[J].Acta Meteorologica Sinica,2003,17(2):146.[15]张志华,姚娜,胡彩虹,等.陆浑水库汛期入库径流及降雨变化特征分析[C]∥面向未来的水安全与可持续发展:第十四届中国水论坛论文集.长春:中国水利水电出版社,2016:96.ZHANG Zhihua,YAO Na,HU Caihong,et al.Analysisof the characteristics of incoming runoff and rainfall chan⁃ges during the flood season in Luhun Reservoir[C]∥Wa⁃ter Security and Sustainable Development for the Future:Proceedings of the14th China Water Forum.Changchun:China Water&Power Press,2016:96.[16]杨远东,王永红,蔡斯龙,等.1960 2017年珠江流域下游径流年际与年内变化特征[J].水土保持通报,2019,39(5):23.YANG Yuandong,WANG Yonghong,CAI Silong,et al.Interannual and intra⁃annual variation characteristics ofrunoff in downstream areas of Pearl River basin during1960-2017[J].Bulletin of Soil and Water Conserva⁃tion,2019,39(5):23.[17]唐艳,刘连友,屈志强,等.植物阻沙能力研究进展[J].中国沙漠,2011,31(1):43.TANG Yan,LIU Lianyou,QU Zhiqiang,et al.Researchreview of capacity of plant for trapping blown sand[J].Journal of Desert Research,2011,31(1):43. [18]殷婕,安晶,哈斯额尔敦,等.库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应[J].生态学报,2022,42(21):8869.YIN Jie,AN Jing,HASI Erdun,et al.Interaction be⁃tween aeolian processes and vegetation and its landscapeeffect in the southern fringe of Hobg Desert[J].ActaEcologica Sinica,2022,42(21):8869. [19]杨远东,王永红,蔡斯龙,等.珠江流域下游近60年输沙率年际与年内变化特征[J].水土保持研究,2021,28(2):155.YANG Yuandong,WANG Yonghong,CAI Silong,et al.Characteristics of interannual and intra⁃annual variation ofsediment discharge in the Pearl River basin over the past60Years[J].Research of Soil and Water Conservation,2021,28(2):155.[20]韦开,王全九,周蓓蓓,等.基于降水距平百分率的陕西省干旱时空分布特征[J].水土保持学报,2017,31(1):318.WEI Kai,WANG Quanjiu,ZHOU Beibei,et al.Analy⁃sis of drought characteristics in Shaanxi province based onprecipitation anomaly percentage[J].Journal of Soil andWater Conservation,2017,31(1):318. [21]陶彬彬,哈斯额尔敦,乌格特茉勒,等.库布齐沙漠南缘抛物线形沙丘表面风速与输沙率的变异[J].中国沙漠,2015,35(6):1445.TAO Binbin,HASI Eerdun,WUGETE Mole,et al.Var⁃iation of surface wind velocity and sand transport of para⁃bolic dune at southern fringe of the Hobq Desert[J].Journal of Desert Research,2015,35(6):1445. [22]FRYBERGER S G,DEAN G.Dune forms and wind re⁃gime[C]∥MCKEE E D.A study of global sand seas.Washington:United States Government Printing Office,1979:137.601。

宁夏水资源现状、问题及对策

宁夏水资源现状、问题及对策闫晓红;段汉明;吴斐【摘要】宁夏地处西北内陆干旱地区,水资源极为匮乏,属于重度缺水区,从城市发展和水资源危机的角度出发对宁夏省水资源现状进行研究,以期为宁夏城市可持续发展提供依据.宁夏在开发利用中,主要存在水资源供需矛盾突出、防洪抗灾体系不完善、农村水利基础设施薄弱、水土流失、水污染等水环境问题严重、制约水利发展的体制性和机制性障碍问题还比较突出问题.为了保证宁夏水资源的可持续发展,提出建立完善的水资源一体化管理保障体系、完善节水机制、抓好农村水利建设、加强水资源保护与水环境治理、加强防洪建设五大措施,进一步改善宁夏水环境,提高人居环境质量.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2011(033)001【总页数】2页(P117-118)【关键词】宁夏;水资源;可持续发展;对策【作者】闫晓红;段汉明;吴斐【作者单位】西北大学城市与环境学院,陕西西安710127;西北大学城市与环境学院,陕西西安710127;西北大学城市与环境学院,陕西西安710127【正文语种】中文【中图分类】P641.6宁夏地处西北内陆干旱地区,水资源极为匮乏,属于重度缺水区[1]。

随着城市化的迅速发展,工业与人类生活用水的不断增长,以及城市化和工业化带来的污水量的增加,城市可用水总量不断下降,水危机、水安全等水资源问题已严重阻碍了现代城市发展的步伐[2],如何实现水资源的可持续发展成为宁夏省各市县城市发展迫不及待要解决的问题。

本文从城市发展和水资源危机的角度出发对宁夏省水资源现状进行研究,以期为宁夏城市可持续发展提供依据。

宁夏水资源十分贫乏,水资源总量排在全国最末。

宁夏河川径流有总量少、地区变化大、年内分配不均、年际变化大,年降水量不均的特点。

全区地表水资源 8.89亿吨,地下水资源 25.3亿吨,扣除地表水与地下水的重复计算量 23.7亿吨,水资源总量为 10.49亿吨[1]。

在可利用水资源量方面,根据1987年国务院批准的黄河水量分配方案,黄河多年平均来水条件下,宁夏可利用黄河地表水资源量 40亿 m3。