黄河中游水沙变化关系不确定性的时间尺度特征研究
黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估
２０２３年７月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５４卷 第７期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０７－０７６３－１２收稿日期：２０２２－０９－０９；网络首发日期：２０２３－０５－３０网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ２?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０５２９．１４２０．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＣ０４０２４０７）；水利部重大科研项目（ＳＫＳ－２０２２０８６）；中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项项目（ＳＥ０１４５Ｂ０２２０２２）作者简介：胡春宏（１９６２－），中国工程院院士，主要从事江河治理领域研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｃｈ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估胡春宏１，张晓明１，于坤霞２，徐梦珍３，赵 阳１（１．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００４８；２．西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安 ７１００４８；３．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 １０００８４）摘要：黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。
但受研究时段、方法及其边界条件等影响，黄河水沙变化预测成果差异大，难形成共识。
本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析，构建了多模型预测成果集合评估技术，预测了黄河流域未来５０ａ水沙量。
结果表明：既有流域水沙变化归因与预测成果差异大，原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性；提出了基于输入－结构－输出的模型适用性判别准则和评价技术，并基于标准化的数据输入，从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度，集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性；构建了流域水沙变化多模型集合评价－多结果加权融合－ＢＭＡ集合预测的集合评估技术，根据９类模型预测成果，集合预测了黄河流域未来５０ａ年径流量为２４０亿ｍ３，年均输沙量为２．５亿ｔ。
心得体会：黄河输沙量研究的几个关键问题与思考
心得体会：黄河输沙量研究的几个关键问题与思考黄土高原的独特性质决定了黄河泥沙研究是一个永恒的课题。
进入21世纪以来，黄河输沙量突兀性减少，输沙量和含沙量之低是社会各界普遍未曾预料到的，黄河泥沙减少这一重大问题再一次摆在科技工作者面前。
黄河泥沙变化原因及未来状态关系到黄河及黄土高原的治理对策和决策，受到广大科技工作者和管理部门的高度关注。
目前，有关科研单位正在组织各方力量开展深入研究，笔者认为，当务之急是从宏观方面研究和解决如下几个关键问题。
黄河输沙量变化的阶段性与基准期确定问题黄河输沙量的年际变化过程具有显著的阶段性特征，其阶段可以用累计距平法、双累积曲线法、有序聚类方法等清晰辨识。
不同阶段的输沙量均值、变差系数等存在显著差异。
就黄河中游吴堡、龙门以及潼关水文站而言，输沙量突变点均发生在1979年；中游各支流水文站年输沙量发生突变的年份虽有所差异，但主要集中在20世纪70年代中后期。
不同学者采用不同方法辨识黄河干流或支流输沙量发生突变的更精确年份，结果往往大同小异。
目前，在水土保持措施等各种人类活动对产沙影响研究的定量评估中，参考期（基准期）及变化期各时段具体年份的划分“五花八门”。
通过绘制面平均降雨量与输沙量的双累积曲线，分析发现黄河河口镇至潼关区间（简称河潼区间）输沙量存在3个显著的阶段，即20世纪70年代之前、80~90年代以及21世纪以来3个时段。
根据我国使用年代的习惯，特别是在各种研究和政府文件中广泛使用年代的习惯，以及水土保持学科本身并非能达到很高精度，更出于便于比较同类研究成果，因此笔者建议：采用年代制，把基准期（参照期）临界年份确定为1979年，重点研究1979年之前、1980~1999年以及2000年以来3个阶段黄河及其支流输沙量变化情况。
对个别支流，2000年（临界年份）输沙量突变并不显著，可以采用两段制进行分析。
黄河流域降雨及人类活动对输沙量影响作用辨识问题河流输沙量受气候、地质地貌和人类活动等因素影响。
《2024年基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》范文
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对流域的生态环境和人类社会经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化日益显著，成为研究的热点问题。
本文旨在利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，为该区域的可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与数据本研究选取黄河源区为研究区域，涉及青海、甘肃、四川三省的多个县市。
研究所需数据包括气象数据、土壤数据、地形数据、水文泥沙数据等。
其中，气象数据来自国家气象局，土壤和地形数据来自地理空间数据云，水文泥沙数据则通过实地观测和历史资料收集获得。
三、SWAT模型构建与应用SWAT模型是一种分布式水文模型，能够模拟流域的水文循环过程，包括降水、蒸发、径流、泥沙等。
本研究首先根据研究区域的地理、气候、土壤等特征，构建了SWAT模型。
模型构建过程中，对参数进行了率定和验证，确保模型的准确性和可靠性。
在模型应用方面，我们利用SWAT模型对黄河源区的河流泥沙变化进行了模拟和分析。
通过设置不同的气候情景和人类活动情景，分析了气候变化和人类活动对河流泥沙变化的影响。
同时，我们还利用历史数据对模型的模拟结果进行了验证，确保结果的可靠性。
四、研究结果与分析1. 河流泥沙变化趋势根据SWAT模型的模拟结果，我们发现黄河源区的河流泥沙变化呈现出明显的趋势。
总体上，由于气候变化和人类活动的共同作用，河流泥沙量呈现出逐年增加的趋势。
其中，人类活动对河流泥沙的影响更为显著，主要表现为过度放牧、过度开垦等导致土地退化、水土流失加剧。
2. 气候变化与人类活动的影响通过设置不同的气候情景和人类活动情景，我们发现气候变化和人类活动对河流泥沙变化的影响不同。
气候变化主要影响降雨量和温度等气象因素，进而影响河流的径流量和泥沙量。
而人类活动则主要通过改变土地利用方式、增加地表覆盖等途径影响河流泥沙量。
黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势分析及其主控因素贡献率探究
黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势分析及其主控因素贡献率探究发表时间：2019-07-24T12:02:40.653Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：郭丽伟郭成山田国强杨轶文[导读] 摘要：随着季节气候的变化以及人类活动的影响，黄河中游的多沙粗沙区会发生剧烈的水沙变化，而针对黄河中游多沙粗沙区的径流量和输沙量，产生影响的驱动因素进行仔细的研究分析，从而更好的预测黄河中游多沙粗沙区的水沙变化情况，为黄河中游多沙粗沙区水资源的合理分配提供理论支撑。
黄河水利委员会中游水文水资源局山西省晋中市 030600摘要：随着季节气候的变化以及人类活动的影响，黄河中游的多沙粗沙区会发生剧烈的水沙变化，而针对黄河中游多沙粗沙区的径流量和输沙量，产生影响的驱动因素进行仔细的研究分析，从而更好的预测黄河中游多沙粗沙区的水沙变化情况，为黄河中游多沙粗沙区水资源的合理分配提供理论支撑。
关键词：黄河中游；多沙粗沙区；水沙变化；贡献率引言随着季节气候的不断变化以及人类活动的不断加剧，促使黄河流域的径流量和输沙量产生了较大的变化，并且，气候变化会严重影响水文的循环过程，从而使得水资源进行重新分布，提高了洪涝灾害的发生几率。
其中，人类活动对径流量和输沙量的影响，主要体现在下垫面的变化中，即地表径流的形成、径流的下渗现象、水资源的时空分布等。
因此，针对黄河中游径流量和输沙量的研究，不再局限于气候变化方面的影响，还要考虑人类活动变化的影响。
一、研究区域概况本文研究区域为黄河流域中的主要产沙区，即青阳岔水文站、韩家峁水文站、横山水文站、殿市水文站、李家河水文站、绥德水文站、赵石窑水文站、丁家沟水文站、高家川水文站、王道恒塔水文站、神木水文站、温佳川水文站、高石崖水文站、皇甫水文站、申家湾水文站，这些地区具有水少沙多的特点，是黄河流域下游洪水以及泥沙的主要来源区域，并且，这些地区的降水都集中在每年的7月-9月，约占全年降水量的70%左右，而且，在每年的7月-9月范围内，侵蚀产沙量以及输移量高于全年的80%。
黄河流域水沙变化的文献计量分析
黄河流域水沙变化的文献计量分析
王帅;张秋芬;吕锡芝;王瑞鹏
【期刊名称】《中国水土保持》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】随着气候变化和人类活动影响的加剧,我国水沙情形所面临的挑战更加严峻。
为研究我国黄河流域水沙变化情形的热点及发展趋势,借助CiteSpace可视化分析方法,对中国知网上1966—2022年间的1 907篇相关文献进行可视化分析,绘制出作者、机构及关键词等图谱,并对其展开分析,结果表明:(1)自2000年开始,水沙变化的研究量逐渐呈上升趋势,形成了较为密切的学术团队,且有着良好的合作关系;(2)中国科学院水利部水土保持研究所、河海大学水文水资源学院和中国科学院大学是该领域发文较多的机构;(3)水文模拟、黄土高原、土壤侵蚀及径流是出现次数较多的关键词,这表明当前的研究侧重于这4个方面;(4)当前的研究热点主要聚焦在黄河流域水沙变化的归因性分析及驱动机制的研究两个方面。
【总页数】6页(P29-34)
【作者】王帅;张秋芬;吕锡芝;王瑞鹏
【作者单位】郑州大学水利与交通学院;黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南省黄河流域生态环境保护与修复重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV152;P333.4
【相关文献】
1.黄河流域水沙变化趋势分析及原因探讨
2.21世纪初黄河流域水沙变化特征分析
3.1986—2020年黄河流域冻土研究中文文献计量分析
4.文献计量视域下黄河流域水土流失研究进展分析
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黄河干流径流量和输沙量的时空特征研究
黄河干流径流量和输沙量的时空特征研究
李天主;李彩虹;姜杰;李永;于泉洲
【期刊名称】《环境科学与管理》
【年(卷),期】2022(47)3
【摘要】黄河水沙一直以来都是水文学及生态环境领域的热点问题。
近年来,黄河水沙量发生较大变化,对黄河治理及流域的高质量发展产生较大影响。
文章基于黄河干流多座水文站观测资料,结合黄河干流各水文站距黄河入海口的距离,利用统计分析和趋势分析方法,研究近几十年来黄河干流径流量和输沙量的时空变化特征。
近70年来,黄河干流各水文站的输沙量和径流量明显下降,但不同站点下降程度不同;黄河上游的唐乃亥和兰州水文站水沙的特征较稳定,中下游花园口和利津水文站水沙量下降最明显;黄河干流水沙年际变异强度总体上呈现向海增大的趋势,即越往下游水沙特征的年际变化越大。
【总页数】4页(P169-172)
【作者】李天主;李彩虹;姜杰;李永;于泉洲
【作者单位】聊城大学地理与环境学院;济南瑞丰土地技术服务有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】X522
【相关文献】
1.黄河干流径流量和输沙量阶段性分析
2.黄河入海口径流量和输沙量对黄河三角洲生态环境的影响
3.黄河中游输沙与减沙的时空分异特征
4.黄河干、支流径流量与输沙量年际变化特征
5.1956-2017年黄河干流径流量时空变化新特征
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百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析
百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析姚文艺;高亚军;安催花;焦鹏【摘要】According to observed data of runoff and sediment load in the Yellow River from 1919 to 2012, the trend of the runoff and sediment load in the reaches upstream of Tongguan was analyzed with nonlinear statistical methods. The annual runoff and sediment discharge has shown a declining trend in the Yellow River since the mid-1980s, and the relationship between runoff and the sediment load in the upper and middle reaches of the Yellow River abruptly changed before the late 1960s and abruptly changed again in 1986. At the century scale, the runoff and sediment changes of the Yellow River were mainly influenced by climatic and other natural factors before 1960, high and low runoff and sediment loads occurred with changes in rainfall, while the runoff and sediment changes were influenced by human activities and natural factors since 1960. Though rainfall showed significant changes at different times, the runoff and sediment load decreased continuously. Over the last hundred years, the absolute value of the tendency of the annual sediment transport amount has been significantly higher than that of the annual runoff, and the absolute values of the tendency of annual runoff and the sediment transport amount in the middle reach have been significantly higher than those in the upper reach. Over the last 30 years, the runoff and sediment load were at their lowest levels in the Yellow River, and the outstanding characteristics were the continuous decrease of the runoff and sedimentload, the uneven spatial distribution of the runoff and sediment load, the decrease of the sediment load mainly occurring in the middle reaches, and the decrease of runoff mainly occurring in the upper reaches. Thus, the annual distribution of the runoff and sediment load tended to be uniform, the incoming sediment coefficient tended to decrease, and the relation between runoff and sediment load tended to be strong.%根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。
黄河中上游流域水质环境影响因素分析研究
黄河中上游流域水质环境影响因素分析研究【摘要】本文主要研究黄河中上游流域水质环境影响因素，通过对水质现状、影响因素分析以及水文要素、人类活动、气候变化对水质的影响等方面进行深入探讨。
研究发现，黄河流域水质受到多种因素的影响，包括人类活动、气候变化等因素，对水质造成了一定的影响。
结合综合分析，提出了相应的对策建议，包括加强水资源保护和管理、控制工业废水排放、推动生态环境修复等方面的措施。
未来，需要进一步加强水质环境的监测和管理，促进区域可持续发展。
这些研究对于提升黄河中上游流域水质环境质量具有一定的指导意义。
【关键词】关键词：黄河中上游流域、水质环境、影响因素、水文要素、人类活动、气候变化、综合分析、对策建议、未来展望1. 引言1.1 研究背景黄河，中国第二长河，是中国的母亲河，也是中国的毁河之源。
随着工业化和城市化的加速发展，黄河水质受到了越来越严重的污染。
黄河中上游流域是黄河的重要组成部分，对黄河水质质量起着至关重要的作用。
研究背景：近年来，随着工业化和农业化的加剧，水污染成为了一个严重的问题。
黄河中上游流域水质受到了诸多污染源的影响，如城市生活污水、农田化肥农药的使用、工业废水的排放等。
这些因素直接影响了黄河水质的改善和生态环境的稳定。
为了更好地了解黄河中上游流域水质环境的影响因素，我们有必要深入研究黄河流域的水质现状，分析影响水质的因素，探讨人类活动和气候变化对水质的影响。
这不仅可以为保护黄河水质提供重要的数据支持，也可以为黄河流域的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解黄河中上游流域水质环境的影响因素，探讨其形成机制和演变规律，为有效保护和治理该地区水质提供科学依据。
具体目的包括：1. 分析黄河中上游流域水质状况，揭示存在的问题和矛盾，为解决水质污染提供数据支持；2. 探讨水文要素、人类活动以及气候变化等因素对水质的影响机理，为制定针对性的控制措施提供理论依据；3. 结合当前环境保护政策和措施，提出可行的对策建议，为改善黄河中上游流域水质环境提供科学参考；4. 展望未来，探讨水质环境的发展趋势和变化规律，为未来的研究和工作提供指导。
黄河中游降水量特征及变化趋势分析
黄河中游降水量特征及变化趋势分析王霞;夏自强;李捷;唐志坚【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2009(031)004【摘要】根据黄河中游河龙区间、龙三区间、三花区间1956～2000年的实测月平均降水资料,利用降水不均匀系数、距平分析法、5年滑动平均法、线性倾向估计法及水文统计学方法等对降水特征及变化趋势进行了研究.结果表明:①黄河中游年均降水量为433～659mm,降水量时空分布不均匀,主要集中于6～9月,年降水量下游多于上游,年降水量Cv值为0.17～0.22,整体上降水量的年际变化上游大于下游;②1956～2000年年降水量整体处于下降趋势,其中秋季下降趋势最为显著,其次是春、冬季,夏季的变化相对较小.【总页数】3页(P48-49,52)【作者】王霞;夏自强;李捷;唐志坚【作者单位】河海大学,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学,水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学,水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学,水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学,水文水资源学院,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】P333;TV882.1【相关文献】1.黄河中游干旱的演变规律及其变化趋势分析 [J], 王云璋;张永兰;李荣;王昌高2.百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析 [J], 姚文艺;高亚军;安催花;焦鹏3.21世纪黄河流域上中游地区气候变化趋势分析 [J], 刘绿柳;刘兆飞;徐宗学4.山东济南市小清河黄台桥水文站降水量多年变化特征及趋势分析 [J], 王志远; 相华; 郭禹含; 梁玉荣5.海河流域近10a降水量变化特征及趋势分析 [J], 于洋;李春丽;夏达忠;包鑫如因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》范文
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对于流域的生态环境和经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化问题日益突出。
因此，本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，以期为该区域的可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域本研究选取黄河源区作为研究对象，该区域地理位置重要，生态环境脆弱，人类活动影响显著。
（二）研究方法1. 数据收集：收集研究区域的地理、气候、土壤、植被、水文等数据。
2. SWAT模型构建：根据收集的数据，构建SWAT模型，包括流域划分、子流域特性、土壤类型、植被覆盖、气象数据等。
3. 模型运行与参数率定：运行SWAT模型，对模型参数进行率定，使模型能够较好地反映研究区域的实际情况。
4. 泥沙变化分析：基于SWAT模型，分析黄河源区河流的泥沙变化情况，包括泥沙来源、输移过程、沉积规律等。
三、基于SWAT模型的河流泥沙变化分析（一）泥沙来源分析通过SWAT模型，我们发现黄河源区的泥沙主要来源于山坡和河岸侵蚀。
其中，山坡侵蚀是泥沙的主要来源，而河岸侵蚀则对泥沙的输移和沉积具有重要影响。
（二）输移过程分析在河流中，泥沙的输移过程受到水流速度、水深、河床形态等因素的影响。
通过SWAT模型，我们可以模拟河流中的水流和泥沙输移过程，分析不同因素对泥沙输移的影响。
（三）沉积规律分析河流中的泥沙在输移过程中，会受到地形、水流速度、水深等因素的影响，发生沉积。
通过SWAT模型，我们可以分析河流中的沉积规律，包括沉积物的来源、沉积过程、沉积物的分布等。
四、结果与讨论（一）结果通过SWAT模型的分析，我们发现黄河源区的河流泥沙变化受到气候变化和人类活动的影响。
其中，气候变化对河流的径流量和泥沙含量产生影响，而人类活动则加剧了山坡和河岸侵蚀的程度。
黄河石嘴山水文站年径流量多时间尺度分析
径流是水循环的基本环节，作为水资源的最主要 来源，其变化直接影响着防洪、灌溉、航运、发电、城市 供水等，是支撑社会、经济、生态环境和可持续发展的 基础。 自 ２０ 世纪以来，受气候变化和人类活动影响， 河川径流发生了很大变化，包括河川径流在内的水资 源安全受到了极大威胁［１］ 。 因此，研究黄河流域年径 流序列的多尺度特征，认识其演变规律及趋势，对指导 流域内水资源的合理开发与利用具有重要意义［２］ 。
第 ４０ 卷第 １１ 期 人 民 黄 河 Ｖｏｌ ．４０，Ｎｏ．１１ ２０１８ 年 １１ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ Ｎｏｖ．，２０１８
·３０·
１ 数据来源与研究方法
１．１ 数据来源 采用石嘴山水文站 １９５６—２０１５ 年实测年径流量
数据进行分析，数据均来自中华人民共和国水文年鉴 第 ４ 卷《 黄河流域水文年鉴》 第 ２ 册［４］ 。 １．２ 研究方法
多时间尺度的研究能够揭示径流时间序列变化的 多种 周 期 性 特 征， 为 径 流 分 析 与 预 测 提 供 重 要 依 据［５］ 。 本文采用线性趋势分析法、累计距平曲线法、 有序聚类法以及非参数 Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ（ 简称 Ｍ－Ｋ） 检 验Байду номын сангаас，从趋势性、阶段性以及突变性 ３ 个方面来分析 ６０ ａ 来径流序列的整体变化趋势及突变特征，并对径 流演变的驱动因素进行分析。
黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析
第29卷第3期2022年6月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .3J u n .,2022收稿日期:2020-03-29 修回日期:2020-05-17资助项目:国家自然科学资助项目 黄土丘陵区典型流域水沙变化的时空尺度特征与驱动机制研究 (41471094);国家优秀青年科学资助项目 半干旱区土壤 水文 植被相互作用 (41822103) 第一作者:宁珍(1991 ),女,北京人,博士研究生,主要研究方向为土壤侵蚀㊂E -m a i l :n i n gz h e n 1991@f o x m a i l .c o m 通信作者:高光耀(1984 ),男,湖北仙桃人,研究员,博士,主要研究方向为生态水文㊂E -m a i l :g y ga o @r c e e s .a c .c n 黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析宁珍1,2,高光耀1,2,傅伯杰1,2(1.中国科学院生态环境研究中心,城市与区域生态国家重点实验室,北京100085;2.中国科学院大学,北京100049)摘 要:黄河中游河口镇 龙门区间(河龙区间)是黄河泥沙的主要来源区㊂近年来黄河输沙量急剧变化,为了识别黄河输沙量变化的原因,基于河龙区间15个流域1961 2017年的输沙和降雨数据,分析了研究时段内输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙减少的贡献率㊂结果表明:研究区内15个流域的输沙模数均呈现显著的下降趋势,突变时间集中在80,90年代㊂降雨减少和水土保持措施的增加共同导致了输沙模数的下降,在多数流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素,80年代后急剧增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙㊂研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供决策支持㊂关键词:河龙区间;输沙模数;降水变化;归因分析中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)03-0038-05C h a r a c t e r i s t i c s a n dA t t r i b u t i o nA n a l ys i s o f S e d i m e n tY i e l d C h a n g e s i nH e l o n g R e gi o no f t h eY e l l o wR i v e r N I N GZ h e n 1,2,G A O G u a n g y a o 1,2,F U B o ji e 1,2(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f U r b a na n dR e g i o n a lE c o l o g y ,R e s e a r c hC e n t e r fo rE c o -E n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100085,C h i n a ;2.U n i v e r s i t y o f C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100049,C h i n a )A b s t r a c t :S e d i m e n t d i s c h a r g e o f t h eY e l l o w R i v e rh a sc h a n g e dr a p i d l y i nr e c e n t y e a r s .I t i so f g r e a t s i gn i f i -c a n c e t o i d e n t i f y t h e c a u s e s o f t h e v a r i a t i o no f s e d i m e n t d i s c h a r ge i n t h eY e l l o w R i v e rf o r t h e f o r m u l a t i o no f w a t e r s h e dm a n ag e m e n t s t r a t e g i e s .H e k o u zh e n -L o n g m e n r e gi o n (H e l o n g r e g i o n )i n t h em i d d l e r e a c h e s o f t h e Y e l l o w R i v e r i s t h em a i n s o u r c e a r e a o f s e d i m e n t y i e l d .B a s e do n t h e s e d i m e n t y i e l d a n d p r e c i pi t a t i o nd a t a o f 15b a s i n s i n t h eH e l o n g r e g i o n d u r i n g 1961 2017,w e a n a l y z e d t h e v a r i a t i o n t r e n d a n d a b r u p t c h a n ge t i m e of s p e c i f i c s e d i m e n t y i e l dd u r i ng th e s t u d yp e ri o d ,a n d q u a n t i t a t i v e l y i d e n t i f i e d t h e c o n t r i b u t i o n r a t e s o f c l i m a t e c h a n g e a n dh u m a na c t i v i t i e st os e d i m e n t t r a n s p o r tr e d u c t i o n .T h er e s u l t ss h o wt h a t t h es pe c if i cs e d i m e n t y i e l do f t h e 15b a s i n s i n t h e s t u d y a r e a p r e s e n t e da s ig n i f i c a n t d o w n w a r d t r e n d ,a n d th e a b r u p t c h a n g e ti m e c o n c e n t r a t e d i n t h e 1980s a n d 1990s .T h e d e c r e a s e o f p r e c i p i t a t i o n a n d t h e i n c r e a s e o f s o i l a n dw a t e r c o n s e r v a -t i o nm e a s u r e s l e dt ot h ed e c r e a s eo f s pe c if i cs e d i m e n t y i e l d .H u m a na c t i v i t i e s i n m o s tb a s i n sa r e t h e m a i n f a c t o r l e a d i ng t oth ed e c r e a s eo f s p e ci f i cs e d i m e n t y i e l d .T h es h a r p i n c r e a s eo f s o i l a n d w a t e rc o n s e r v a t i o n m e a s u r e s a f t e r t h e1980sh a de f f e c t i v e l y s l o w e dd o w nt h es e d i m e n t y i e l d .T h i ss t u d y a t t e m pt st o p r o v i d e d e c i s i o n -m a k i n g s u p p o r t f o r e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n a n dw a t e r a n d s e d i m e n t r e gu l a t i o n i n t h eY e l l o w R i v e r b a s i n .K e y w o r d s :H e l o n g r e g i o n ;s p e c i f i c s e d i m e n t y i e l d ;p r e c i p i t a t i o n c h a n g e ;a t t r i b u t i o na n a l y s i s 河口 龙门区间(简称河龙区间)位于黄河中游晋陕峡谷段,区间内植被稀疏㊁暴雨密集㊁土壤质地疏松,导致了严重的水土流失问题[1]㊂河龙区间面积占黄河流域总面积的15%,贡献了三门峡以上黄河泥沙量的90%[2]㊂流域产沙量主要取决于降雨和人类活动的影响[3]㊂自20世纪50年代以来,为了控制水土流失和土地退化,黄河中游实施了大规模的梯田㊁造林㊁坝地等水土保持措施,1999年更是启动了退耕还林还草大型生态修复工程[4]㊂此外,20世纪50年代以来,河龙地区气候呈现暖干化趋势(即潜在蒸散发增加,降水量减少)[5]㊂在降雨减少和人类活动的共同作用下,近60a来河龙区间产沙量发生了显著变化,平均每年减少3.3%[6]㊂Z h a n g等[7]指出,气候干旱㊁工程措施和植被增加共同作用导致了1950 2008年黄土高原的产沙量显著减少㊂高海东等[8]以河龙区间为研究对象,认为植被恢复是2000 2017年输沙量减少的主要原因㊂胡春宏等[9]以黄河中游为研究区域,发现在极端降雨事件中,实施水土保持措施的地区比未实施地区的输沙模数减少了75%㊂王飞等[10]发现在不同时期,人类活动对延河流域水沙变化的影响程度有一定差异㊂分析黄河中游河龙区间泥沙变化的特征和原因,不仅对黄河可持续管理至关重要,也可以为多沙粗沙区水土流失的治理提供参考[11]㊂目前的研究对黄河泥沙变化规律和影响因素等方面已有全面的阐述,但对各因素作用大小仍缺乏定量的研究[12]㊂另外,多数研究以河龙区间整体为研究对象,忽略了不同子流域间的对比分析㊂因此,本文选取河龙区间的15个流域,分析1961 2017年输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙模数的影响,为黄河治理提供参考㊂1研究区概况河龙区间位于黄河中游上段(图1),地处北洛河以东,吕梁山以西,在东经108ʎ02' 112ʎ44',北纬35ʎ40' 40ʎ34'之间,集水面积约11.2万k m2㊂区域内地势北高南低,地貌类型以黄土丘陵沟壑区㊁风沙区和基岩出露区为主,其中黄土丘陵沟壑区占流域总面积的60%以上㊂河龙区间属于温带大陆性季风气候,年均气温2.2ʎ~15ħ,年均降水量310~610m m㊂区域内降雨时空分布极不均匀,空间上由东南向西北递减,东南部年平均降雨量达590m m,西北部年平均降雨量仅为300 m m[13],年内降雨集中在6 9月,占全年总降雨的60%以上㊂作为国家水土保持工作的重点地区,截至2006年底,河龙区间水保措施累计治理面积达418万h m2,为1959年的18倍[14]㊂2数据与方法2.1数据来源输沙量数据由水利部黄河水利委员会发布的黄河流域水文资料获得,输沙模数根据输沙量数据计算而得,数据时间为1961 2017年㊂降水数据由中国气象科技数据中心(h t t p:ʊd a-t a.c m a.c n/)获得,该数据基于国家级台站(基本㊁基准和一般站)的降水月值资料,由薄盘样条法进行空间插值生成,空间分辨率为0.5ʎˑ0.5ʎ㊂各流域的数据使用A r c G I S软件进行剪裁和计算㊂水土保持措施数据来自冉大川[15]和姚文艺等[16]文献㊂图1河龙区间流域、水文站及气象站点位置2.2方法2.2.1 M a n n-K e n d a l非参数趋势检验法M a n n-K e n d a l l非参数检验法是判断时间序列数据趋势的重要方法[17],现已广泛应用于水文㊁气象等时间序列的趋势性分析[18]㊂与参数法相比,该方法不考虑样本序列的分布特征,且检验结果不受序列中少数异常值和中断点的干扰,因而得到了广泛的应用[19]㊂对于给定的时间序列X(x1,x2, ,x n),统计量S定义如下:S=ðn-1i=1ðnj=i+1sg n(x j-x i)(1)式中:x j和x i表示第j和i年的样本值,且j>i:s g n(x j-x i)=1x j>x i0x j=x i-1x j<x iìîíïïïï(2)统计量S近似正态分布,方差为:v a r(S)=n(n-1)(2n+5)18(3)标准化统计量为:Z=s-1/v a r(S)S>00S=0s+1/v a r(S)S<0ìîíïïïï(4)若|Z|>1.96,则在0.05显著性水平下拒绝无趋势的原假设㊂当Z为正值时,表示上升趋势,当Z 为负值时,表示下降趋势㊂趋势度β的公式为:β=m e d i a n(x j-x ij-i),∀j>i(5)β大于0时表示序列呈上升趋势,β小于0时表示序列呈下降趋势㊂93第3期宁珍等:黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析2.2.2 P e t t i t t突变点检验法 P e t t i t t检验是目前广泛用于检测水文序列突变点的非参数方法[20]㊂对于给定的时间序列X(x1,x2, ,x n),划分为x1,x2, ,x t和x t+1,x t+2, ,x n两部分,统计量U t,n计算如下:U t,n=U t-1,n+V t,n(6)V t,n=ðn j=1s g n(x t-x j)(7)式中:t=2, ,n;s g n()函数与M a n n-K e n d a l l检验中相同㊂突变点为|U t,n|最大处:K n=m a x U t,n(8)判断显著性水平的统计量p定义为:P=e x p(-6(K n)2n3+n2)(9) 2.2.3输沙变化归因分析使用 水文法 定量区分降雨减少和人类活动对输沙变化的贡献㊂该方法可以用于确定不同时期水文时间序列的差异㊂根据各个流域的突变时间,将突变时间以前的输沙模数序列划分为基准期,突变时间后的时段为受到人类活动影响较多的措施期㊂首先建立基准期内降雨与输沙之间的回归方程,然后用此方程估计措施期的产沙量,实测值与拟合值之间的差值代表人类活动造成的影响,其余的部分由降雨变化造成㊂公式如下:S S Y1=f(P1)(10) S S Y'2=f(P2)(11)ΔS S Y L U C C=S S Y2-S S Y'2(12)ΔS S Y P r e=(S S Y2-S S Y1)-ΔS S Y L U C C(13)式中:S S Y为实测输沙模数(t/k m2);P为降雨量(mm);S S Y'为拟合输沙模数,下标1,2分别表示基准期和措施期;S S Y1和S S Y2分别代表基准期和措施期的平均实测输沙模数;S S Y'2代表措施期的平均拟合输沙模数;ΔS S Y L U C C和ΔS S Y P r e分别是措施期内土地利用/土地覆盖变化和降水变化导致的输沙模数变化量㊂R u s t o m j i等发现黄土高原流域年输沙模数的平方根与年降水量呈线性相关[21]㊂本研究中用此来描述降雨 输沙的关系:S S Y=a P+b(14) 3结果与分析3.1输沙序列趋势分析对1961 2017年15个流域的数据进行分析,研究区内各流域的年平均输沙模数差异较大(表1),范围在730.84~11132.60t/k m2之间,相差15倍以上,15个流域的平均值为6064.66t/k m2㊂MK分析结果显示15个流域的年平均输沙模数都存在显著的下降趋势,下降幅度在-20.74~347.26t/(k m2㊃a)之间㊂表11961-2017年各流域输沙模数的年平均值及M K趋势分析流域观测站年平均输沙模数/(t㊃k m-2)统计量Z趋势度β/(t㊃k m-2㊃a-1)皇甫川皇甫10788.43-5.22*-286.89孤山川高石崖11132.60-6.01*-347.26窟野河温家川8202.03-6.19*-255.18秃尾河高家川4134.06-6.51*-114.26佳芦河申家湾9594.87-5.47*-212.29无定河白家川3350.67-4.61*-66.56清涧河延川7923.09-4.00*-147.90延河甘谷驿6122.40-4.07*-111.16云岩河新市河1257.09-5.80*-30.41仕望川大村730.84-6.56*-20.74湫水河林家坪9196.48-5.11*-222.44三川河后大成3440.22-5.78*-88.79屈产河裴沟6877.29-4.51*-132.14昕水河大宁2760.88-5.93*-89.11州川河吉县4441.47-7.70*-146.55平均值-6064.66-5.93*-179.78注:*表示通过99%显著性检验㊂3.2输沙序列突变点检验使用P e t t i t t检验法对15个流域年输沙模数突变时间和显著性水平进行检验,结果见表2,研究区各流域突变时间主要集中在80,90年代㊂表2输沙模数序列P e t t i t t突变点检验结果流域突变年份统计量p流域突变年份统计量p 皇甫川19960.000云岩河19960.002孤山川19970.000仕望川19830.000窟野河19960.000湫水河19810.000秃尾河19980.000三川河19960.000佳芦河19780.001屈产河19980.004无定河19980.004昕水河19960.000清涧河20020.001州川河19820.000延河19960.0003.3气候变化和人类活动对输沙变化的贡献率定量区分降雨变化和人类活动对输沙减少的贡献,基准期各流域输沙模数的平方根和降雨量之间的线性回归方程见表3,回归方程的决定系数在0.53~ 0.72之间㊂降水变化和人类活动对输沙模数减少的贡献率见图2㊂平均来看,降水和人类活动对输沙模数减少的贡献率分别为37.92%和62.08%㊂在云岩河流域和湫水河流域,降水对输沙模数减少的贡献率大于50%,在其余流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素㊂位于研究区中部的部分流域中,人类活动对输沙04水土保持研究第29卷模数减少的贡献率较高,如清涧河流域和三川河流域,人类活动的贡献率均大于80%㊂表3输沙模数的平方根与降雨量之间的线性回归方程流域时段回归方程R2p 皇甫川1961 1996年S S Y=0.58P-4.140.690.000孤山川1961 1997年S S Y=0.6P-5.650.710.000窟野河1961 1996年S S Y=0.53P-2.380.720.000秃尾河1961 1998年S S Y=0.31P+2.260.620.000佳芦河1961 1978年S S Y=0.64P-4.830.720.000无定河1961 1998年S S Y=0.28P+1.140.670.000清涧河1961 2002年S S Y=0.38P-3.410.560.000延河1961 1996年S S Y=0.37P-3.260.610.000云岩河1961 1996年S S Y=0.16P-2.520.600.000仕望川1961 1983年S S Y=0.13P-1.890.530.000湫水河1961 1981年S S Y=0.50P-5.520.650.000三川河1961 1996年S S Y=0.28P-4.350.680.000屈产河1961 1998年S S Y=0.41P-5.040.600.000昕水河1961 1996年S S Y=0.25P-3.720.650.000州川河1961 1982年S S Y=0.37P-5.340.570.000图2降水和人类活动对输沙减少的贡献率3.4水土保持措施对输沙的影响自20世纪50年代以来,黄土高原采取了一系列水土保持措施,包括梯田㊁坝地等工程措施和造林种草等生物措施[22]㊂淤地坝是黄土高原地区防治水土流失的主要工程措施,在蓄水拦沙方面发挥了显著作用,河龙区间部分流域淤地坝的多年平均减沙效益可达40%以上[23]㊂退耕还林还草工程实施后,黄土高原植被覆盖度从1999年的31.6%迅速增加到2013年的59.6%[24],植被覆盖能削弱降水对地表的溅蚀和冲刷,被认为是减少侵蚀最有效的措施之一[25]㊂图3为研究区60年代以来水土保持措施统计㊂20世纪80年代之前各项措施的实施速度较慢,但在80年代之后显著加快,水土保持措施的急剧增加可能是流域输沙减少的主要原因㊂1959 2006年,水土保持措施总面积占比由1.28%增加到42.4%,其中造林的增幅最高,由1959年的0.75%增至2006年的29.99%,尤其在90年代后,随着国家水土保持生态建设和退耕还林还草等政策的实施,区间内造林和种草的面积大幅提升㊂至2006年,研究区总水土保持治理度达39.75%,研究区内面积最大的水土保持措施为造林,面积为2.01万k m2,占所有措施总面积的70.92%,种草㊁梯田和坝地依次占16.14%,11.48%和1.82%㊂图3水土保持措施面积比例变化使用15个流域的年代际产沙系数与水土保持措施面积占流域总面积的百分比做线性回归分析,来分析土保持措施对流域产沙的影响,公式如下:S C=-mA C+n(15)式中:S C为产沙系数(S C=S S Y P)的平均值;A C为水土保持措施面积占流域总面积的百分比㊂各流域的回归分析结果见表4㊂表4年代际产沙系数与水保措施总面积占流域总面积比值的回归分析流域回归方程R2p皇甫川S C=-0.64A c+48.810.920.010**孤山川S C=-1.04A c+54.240.860.024*窟野河S C=-0.86A c+40.420.930.008**秃尾河S C=-0.50A c+21.100.990.000***佳芦河S C=-1.19A c+54.340.970.002**无定河S C=-0.37A c+17.190.980.001***清涧河S C=-0.20A c+23.880.280.361延河S C=-0.23A c+18.330.710.073云岩河S C=-0.03A c+2.890.230.417仕望川S C=-0.16A c+3.140.870.021*湫水河S C=-1.27A c+46.900.860.024*三川河S C=-0.28A c+13.500.780.048*屈产河S C=-0.21A c+18.770.430.228昕水河S C=-0.20A c+8.930.690.083州川河S C=-2.69A c+79.920.600.126注:***,**和*分别代表显著性水平0.001,0.01,0.05㊂各流域年代际产沙系数随水土保持措施占比面积增大而下降,共有9个流域通过显著性检验(p< 0.05),决定系数R2范围在0.78~0.99之间㊂共有5个流域(皇甫川㊁窟野河㊁秃尾河㊁佳芦河和无定河)的14第3期宁珍等:黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析决定系数大于0.9,这些流域集中在研究区西北侧㊂与东南侧流域相比,研究区西北侧流域的产沙系数与水土保持措施面积占比的相关性更强,水土保持措施在减缓流域产沙方面发挥了更大的作用㊂4结论(1)研究区不同流域间年平均输沙模数差异较大,相差15倍以上㊂在1961 2017年,所有流域的输沙模数都呈现显著的下降趋势,下降幅度最高可达-347.26t/(k m2㊃a)㊂(2)研究区各流域突变时间主要集中在80,90年代,以突变年份划分基准期和措施期,降水变化和人类活动对输沙模数减少的平均贡献率分别为37.92%和62.08%,多数流域中人类活动起到主要作用㊂(3)1959 2006年,水土保持措施面积占比由1.28%增加到42.4%㊂迅速增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙,尤其在研究区西北侧,流域年代际产沙系数与水土保持措施面积占比相关性较强,流域的产沙系数随水土保持措施占比的增加而下降㊂参考文献:[1]王飞,穆兴民,李锐,等.河口镇到龙门区间水土保持措施减沙水代价分析[J].水土保持通报,2005,25(6):28-32. 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黄土高原流域水沙变化研究进展
第４０卷第１期２０２０年１月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４０，Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２０２０基金项目：国家自然科学基金项目（４１８２２１０３，４１４７１０９４）；中国科学院青年促进会项目（２０１６０４０）收稿日期：２０１９⁃０９⁃１２；㊀㊀修订日期：２０１９⁃１２⁃３０∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇｙｇａｏ＠ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９０９１２１９０３宁珍，高光耀，傅伯杰．黄土高原流域水沙变化研究进展．生态学报，２０２０，４０（１）：２⁃９．ＮｉｎｇＺ，ＧａｏＧＹ，ＦｕＢＪ．ＣｈａｎｇｅｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｉｎｔｈｅｃａｔｃｈｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，Ｃｈｉｎａ：ａｒｅｖｉｅｗ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２０，４０（１）：２⁃９．黄土高原流域水沙变化研究进展宁㊀珍１，２，高光耀１，２，∗，傅伯杰１，２１中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京㊀１０００８５２中国科学院大学，北京㊀１０００４９摘要：人类活动和气候变化是影响流域水文过程的两大驱动因素，径流输沙是流域水文过程的总体反映，变化环境下径流输沙的变化规律与成因分析是水文学和全球变化研究的热点问题㊂黄土高原是我国水土流失最严重的地区㊂２０世纪５０年代以来，黄土高原地区开展了大规模的生态环境建设和水土流失综合治理，显著改变了流域土地利用和植被覆盖㊂下垫面条件改变与气候变化综合作用，使得流域水沙情势发生剧变㊂围绕黄土高原流域水沙变化的时空尺度特征与驱动机制，总结了径流输沙和水沙关系变化特征的研究结果，归纳了径流输沙变化的归因分析方法与人类活动和气候变化影响的贡献分割结果，探讨了气候变化㊁植被恢复㊁水土保持工程措施以及流域景观格局对水沙变化的影响机制㊂未来应加强流域水沙演变的时空尺度特征特别是水沙关系非线性特征的定量研究，阐明极端事件对水沙动态的影响与贡献；开展水沙变化影响机制的多要素综合解析，发展耦合地表覆被动态特征和气候变化的降雨⁃径流⁃输沙模型，揭示生态恢复与水沙演变过程互馈机制；开展未来气候变化㊁社会经济发展和生态建设工程情景下水沙动态的趋势预测，为黄土高原生态综合治理和水资源管理与黄河水沙调控提供策略建议㊂关键词：径流输沙；时空变异；人类活动；气候变化；驱动机制ＣｈａｎｇｅｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｉｎｔｈｅｃａｔｃｈｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，Ｃｈｉｎａ：ａｒｅｖｉｅｗＮＩＮＧＺｈｅｎｇ１，２，ＧＡＯＧｕａｎｇｙａｏ１，２，∗，ＦＵＢｏｊｉｅ１，２１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎａｎｄＲｅｇｉｏｎａｌＥｃｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ⁃ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ２ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｒｅｔｗｏｃｒｉｔｉｃａｌｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅｓｏｆｃａｔｃｈｍｅｎｔｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｆｏｒｗｈｉｃｈ，ｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄａｒｅｔｈｅｔｗｏｍａｉｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Ｃｈａｎｇｉｎｇｔｒｅｎｄｓａｎｄａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｕｎｄｅｒｃｈａｎｇｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓａｒｅｎｏｗｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｇｌｏｂａｌｃｈａｎｇｅｓｔｕｄｉｅｓ．ＴｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ（ＬＰ）ｏｆＣｈｉｎａｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｆｏｒｉｔｓｓｅｖｅｒｅｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｈｅａｖｙｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｏｆｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒｔｈａｔｆｌｏｗｓｔｈｒｏｕｇｈｉｔ．ＴｏｃｏｎｔｒｏｌｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｉｎｔｈｅＬＰ，ｌａｒｇｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓａｎｄｓｅｖｅｒａｌｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｓｉｎｃｅｔｈｅ１９５０ｓ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌａｎｄｕｓｅａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅｓ．Ｔｈｅｓｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｈａｖｅｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙａｌｔｅｒｅｄｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｇｉｍｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｔｒｅａｍｆｌｏｗ，ｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ，ａｎｄｆｌｏｗ⁃ｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｎｔｈｅＬＰ．Ｔｈｅｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ，ａｎｄｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｂｅｈｉｎｄｔｈｅｓｅｃｈａｎｇｅｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｌａｎｄａｎｄｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＬＰ．Ｗｅｒｅｖｉｅｗｅｄｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｔｈａｔｄｏｃｕｍｅｎｔｅｄｃｈａｎｇｅｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗ，ｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ，ａｎｄｆｌｏｗ⁃ｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｏｕｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｔｏｓｅｐａｒａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｏｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｓｅｓｔｕｄｉｅｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｈｅｒｅ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ，ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｃａｔｃｈｍｅｎｔｌａｎｄｓｃａｐｅｐａｔｔｅｒｎｓｏｎｄｒｉｖｉｎｇｃｈａｎｇｅｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ：１）Ｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｐａｔｔｅｒｎｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｎｏｎ⁃ｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｗ⁃ｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ，２）Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｅｘｔｒｅｍｅｅｖｅｎｔｓｏｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｄｙｎａｍｉｃｓ，３）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｅｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ，４）Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｃｏｕｐｌｅｄｒａｉｎｆａｌｌ⁃ｓｔｒｅａｍｆｌｏｗ⁃ｓｅｄｉｍｅｎｔｙｉｅｌｄｍｏｄｅｌｔｈａｔｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｃｏｖｅｒａｎｄｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅａｉｍｏｆｒｅｖｅａｌｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｂｅｔｗｅｅｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ，ａｎｄ５）Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄｄｙｎａｍｉｃｓｕｎｄｅｒｆｕｔｕｒｅｓｃｅｎａｒｉｏｓｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｅｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｃｉｏ⁃ｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｗｈｉｃｈｉｓｌｉｋｅｌｙｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＬＰ，ａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｌｏａｄ；ｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓ；ｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ；ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ；ｄｒｉｖｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ㊀气候变化在全球范围内不同程度地改变了流域水文过程［１］，进而影响流域输沙量［２］㊂２０世纪以来，为改善日益恶化的生态环境，世界各国开展了广泛的的生态恢复工程［３］㊂人类活动驱动下的地表过程变化深刻影响了生态系统的结构和功能与空间分布，引起流域水沙过程变化［２］㊂气候⁃下垫面⁃产流输沙构成了流域的水文系统，流域产流输沙对气候和下垫面有着复杂的响应关系，具有非线性和不确定性特征［４⁃５］㊂过去几十年，世界上大部分河流的径流和输沙量均发生显著变化，不同区域㊁不同河流在不同阶段的水沙变化程度具有明显差异性，而人类活动和气候变化对水沙变化的驱动作用也体现出较强的时空变异特征［１，６⁃７］㊂流域水沙变化已成为全球变化研究的重要组成部分，对其变化过程和驱动机制的认识有助于流域生态环境管理，对可持续发展决策也至关重要㊂黄土高原是我国土壤侵蚀最严重的地区，大量泥沙带入黄河中游河段，使黄河成为世界上含沙量最多的河流，多年平均输沙量达１６亿吨，其泥沙量占世界河流泥沙总量的６％［８］㊂自２０世纪５０年代，尤其是７０年代以来，黄土高原地区开展了大规模的生态环境建设和水土流失综合治理，如大面积人工造林种草㊁修建淤地坝和梯田以及小流域综合整治等［９⁃１０］㊂１９９９年之后又推行了退耕还林（草）工程政策，土地利用和地表覆盖条件发生强烈演变［１１⁃１２］㊂同时，在全球气候变暖的背景下，自２０世纪５０年代以来，黄土高原地区的降水减少，气温升高，气候暖干化的趋势明显［１３⁃１４］㊂植被措施使得坡面的产流产沙能力明显降低，且植被生长会增加流域蒸散发，消耗一定的水资源，而工程措施将大量泥沙拦截在小流域内，气候暖干化也会使得径流出现一定程度的降低㊂因此，剧烈的人类活动和明显的气候变化对黄土高原地区流域水循环和侵蚀产沙产生了深刻的影响，土壤侵蚀明显减弱，河流输沙显著降低㊂监测资料显示，黄河径流量与输沙量过去６０年急剧降低，减少约７０％，潼关站的输沙量由２０世纪７０年代每年１６亿吨剧减为２０００年以来的平均值３亿吨左右［１５⁃１６］㊂此外，黄土高原降雨集中且多暴雨，而且地形地貌和景观格局具有明显的空间异质性，使得区域产流产沙特征时空分异显著㊂因此，深入解析黄土高原流域水沙变化的时空尺度与驱动机制对黄土高原水土流失治理和生态环境建设以及黄河水沙调控具有重要意义㊂围绕这一问题，本文从流域径流输沙和水沙关系变化特征㊁流域水沙变化归因分析和流域水沙变化驱动机制等三个方面对黄土高原流域水沙变化的相关研究进行综述和探讨，并归纳需要进一步研究的问题㊂１㊀流域径流输沙和水沙关系变化特征黄土高原剧烈的土地覆被变化和明显的气候变化综合作用显著改变了水文过程，使得黄土高原主要流域３㊀１期㊀㊀㊀宁珍㊀等：黄土高原流域水沙变化研究进展㊀４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀近６０年来径流输沙均表现出显著的下降趋势，且呈现出一定的空间分异特征㊂Ｚｈａｎｇ等和Ｒｕｓｔｏｍｊｉ等的研究表明，１９５０ ２０００年期间河口龙门区间１１个主要流域的年径流量和输沙量均显著降低，下降幅度分别为０．１３ １．５８ｍｍ／ａ和０．０３ ０．４２ˑ１０３ｔｋｍ－２ａ－１，年径流输沙突变的拐点在１９７１ １９８５年之间，且７个流域的年平均含沙量呈显著下降趋势［１７⁃１８］㊂１９５７ ２０１２年期间，黄土高原５８个主要子流域中有４４个子流域的年径流量呈显著下降趋势（－０．１ ２．６ｍｍ／ａ），５２个子流域的年输沙量显著降低（－２．８６ ６３６ｔｋｍ－２ａ－１），径流输沙下降最显著区域主要位于黄土高原北部，变化不显著区域主要位于渭河下游，径流输沙下降表现出阶段性特征（１９５７ １９７９㊁１９８０ １９９９和２０００ ２０１２），且２０００ ２０１２下降最剧烈［１９］㊂Ｚｈｅｎｇ等利用１２２个水文站的数据分析表明，黄土高原２００８ ２０１６多年平均径流和输沙量相比１９７１ １９８７年分别减少２２％和７４％［２０］㊂上述研究主要集中在分析径流和输沙量在年尺度上的变化特征，径流输沙变化在不同时间尺度上的变异特征逐渐引起重视㊂Ｇａｏ等研究表明，１９６１ ２０１１年期间河口龙门区间近一半多流域径流量的年际变异系数出现增加趋势，而几乎所有流域输沙量㊁产沙系数和含沙量的年际变异系数增加［２１］㊂以上结果说明，径流输沙的总量在显著降低，但其年际间的变异性在逐渐增强㊂另外，黄土高原的径流输沙主要集中在汛期，而且极端暴雨事件发挥着重要作用，７ ８月径流输沙对年值的贡献可分别达５０％和８０％，最大单日径流和输沙量约占年值的１０％和３０％［２２］㊂Ｒｕｓｔｏｍｊｉ等的研究也表明，最大５日径流天数可输送全年输沙量的５０％ ９９％［１８］㊂因此，黄土高原流域径流输沙的年际变异性增强，不同时间尺度间的水沙变化表现出较强的关联特征，且极端事件对黄土高原水沙变化具有关键作用㊂黄土高原的水文情势在过去几十年也出现明显变化，相关研究分析了除径流和输沙量外其他水文情势变量的变化趋势㊂黄土高原大部分流域的年径流系数㊁含沙量和产沙系数在过去６０年均表现出显著下降趋势［２３⁃２４］㊂Ｍｕ等通过对比前后时段（１９５７ １９７８，１９７９ ２００３）河龙区间佳芦河㊁秃尾河㊁湫水河和延河等流域的径流频率曲线，发现径流在高频期（非汛期）减少约２０％ ４５％，在低频期（汛期）减少更多，超过５０％［２５］㊂黄土高原主要流域的基流均显著降低，但基流比在大部分流域表现出上升趋势，且在一些流域上升趋势显著，这主要是由于水土保持和植被恢复措施对径流的调蓄功能，使得基流比增加，而地表径流的比例降低［２６］㊂Ｇａｏ等利用日径流资料估算黄土高原流域的地下储水量，发现１９５５ ２０１０年期间，北部区域的大部分流域地下水储水量呈显著下降趋势（－０．０２９９ｍｍ／ａ），南部区域的流域呈上升趋势（－０．００４６７ｍｍ／ａ），另有８个流域的地下水储水量没有显著变化［２７］㊂因此，黄土高原的水沙情势变化表现出较强的复杂性，除径流和输沙量外，需要考虑更多的水文要素，全面刻画流域的水沙变化特征㊂黄土高原的流域水沙关系也是流域水沙变化研究的热点话题㊂许炯心从高含沙水流㊁廖建华等从含沙量变化等角度研究水沙行为特征，认为水土保持措施及植被改善降低了年均含沙量，减少了高含沙水流发生频率［２８⁃２９］㊂Ｒｕｓｔｏｍｊｉ等的研究表明１９５０ ２０００期间黄土高原典型流域低径流条件下的水沙关系曲线变化较小，而水土保持工程措施使得高径流条件下的含沙量出现较大程度的降低［１８］㊂Ｇａｏ等对比了１９５０ １９９９和２０００年以后黄土高原７个典型流域径流输沙动态关系的变化，认为水土保持措施和退耕还林还草工程显著降低了径流的产沙能力，削弱了大部分流域的水沙关系［３０］㊂Ｚｈｅｎｇ等研究了１９５０ １９９５期间不同空间（小区㊁小流域和流域）和时间（次降雨事件和年）尺度的水沙关系，发现次降雨事件的径流⁃输沙关系可用比例函数表达，而年径流⁃输沙之间为线性关系［３１］㊂Ｚｈａｎｇ等的研究表明，生态恢复改变了不同时间尺度上的水沙关系，使得各径流条件下的含沙量均大幅降低［３２］㊂Ｇａｏ等系统研究黄土高原主要流域１９５０ ２０１４的水沙关系变化，结果表明２０００年之前年和月径流⁃输沙均表现出较好的线性关系，幂函数水沙曲线可以较好描述日尺度上的水沙关系，但２０００年之后，径流⁃输沙之间的相关性明显减弱，难以用确定的函数关系式表征［３３］㊂因此，黄土高原流域水沙关系在不同阶段（基准期㊁水土保持综合治理期㊁退耕还林还草实施期）和不同时间尺度（年㊁月㊁日）均表现出明显的尺度依赖性，而水沙关系的变异性主要受植被恢复措施影响㊂２ 流域水沙变化归因分析流域水沙变化的影响因素主要归为两大类：人类活动和气候变化㊂人类活动的影响主要体现在通过工程措施和生产生活取水等直接作用和改变流域下垫面条件进而间接影响流域产流产沙等两个方面㊂气候变化影响流域水文循环系统，以降水和气温为主要表征形式的气候变化对径流的形成㊁地域分布及其携沙能力起着重要作用㊂径流变化归因分析方法比较成熟，国内外学者主要采用数据统计分析㊁气候弹性和水文模拟等方法定量区分气候变化和人类活动对流域径流变化的影响［３４⁃３６］㊂对于输沙，由于其过程复杂且受多种因素影响，以往一般采用经验统计或分布式水文模型的方法进行归因分析㊂数据统计分析通过在人类活动影响较少的基准期建立降雨等气候变量与径流输沙的统计关系式，预测人类活动影响期的径流输沙量并与实测值对比进行水沙变化的归因分析㊂气候弹性系数方法基于水量平衡方程和Ｂｕｄｙｋｏ假设，通过径流的降水和潜在蒸散发弹性系数，确定出降水和蒸散发变化导致的径流变化量，根据水量平衡方程确定气候变化对径流的影响㊂流域水文模拟法以水文模型为工具还原天然径流和输沙量，通过对比分析人类活动影响期的实测径流输沙量与还原的天然径流输沙量差值来分离人类活动影响期间各因素对流域水沙的影响程度，成为目前量化人类活动与气候变化贡献的重要研究方法㊂黄土高原流域水沙变化归因目前开展了大量研究，很多研究都综合采用多种方法进行贡献分割，并进行相互比较和验证㊂对于径流变化的原因，以往研究普遍认为在２０００年之前，水土保持措施引起的流域地表覆盖变化对径流减少的贡献略大于气候变化的影响，而人类活动是２０００年之后径流显著降低的主要原因，且人类活动和气候变化的贡献率存在较大的空间异质性，北部区域流域人类活动贡献率大于南部区域㊂Ｚｈａｏ等采用Ｂｕｄｙｋｏ模型和线性回归方法分析了黄土高原１８个主要流域１９５０ ２０１０期间年径流变化的主要原因，结果表明气候变化是北洛河和延河流域径流降低的主要原因，而其它流域径流降低主要是由人类活动引起的，水土保持工程㊁水利工程建设和农业灌溉是径流显著降低的主要因素［３７］㊂Ｌｉａｎｇ等采用基于Ｂｕｄｙｋｏ框架的弹性系数和拆解分析方法分割了气候变化和生态恢复对黄土高原１４个主要流域１９６１ ２００９期间年径流量变化的贡献，结果表明生态恢复措施是径流量减少的主要原因，气候变化影响较小，贡献率分别为６８％和３２％，而且生态恢复对黄土高原北部区域径流变化的影响较南部大，南部区域径流变化对气候变化的响应更为敏感［３８］㊂Ｇａｏ等基于弹性系数方法分析了黄土高原１４个主要流域年径流变化的原因，认为地表覆盖变化是黄土高原径流减少的主要原因，降雨对径流减少的作用大于潜在蒸散发，在具体流域，土地覆被和气候变化所起的作用不尽相同，地表覆盖在１０个流域起主导作用，气候变化在３个流域为主要因素，在１个流域两者影响基本相同［２３］㊂Ｗｕ等采用８种不同形式的Ｂｕｄｙｋｏ模型，开展了黄土高原１７个主要流域１９６１ ２０１３期间汛期和非汛期径流变化的归因分析，结果发现汛期和非汛期径流变化对降雨的敏感性要高于潜在蒸散发，８种Ｂｕｄｙｋｏ模型计算的汛期径流变化贡献率比较一致，但非汛期径流的归因分析结果存在较大变异，人类活动是汛期径流减少的主要原因（贡献率约为７３％），但气候变化对非汛期径流减少的作用要大于人类活动［３９］㊂Ｗｕ等系统分析了经验统计㊁弹性系数和水文模型等方法进行径流变化归因分析的优缺点，并以黄土高原的延河流域为案列，比较了３种方法得到的贡献分割结果，发现气候变化的贡献率为４６．１％ ６０．８％（平均值为５４．１％），人类活动的贡献率为３９．１％ ５３．９％（平均值为４５．９％），弹性系数和水文模型计算的结果比较一致，而经验统计方法存在较大的不确定性［４０］㊂从上述研究可以看出，不同方法得到的气候变化和人类活动对径流变化的贡献量结果基本一致，通过分布式水文模型可以深入揭示气候变化㊁植被恢复等下垫面条件改变对流域水文过程的影响机制与时空分异特征㊂对于输沙变化的原因，普遍认为人类活动的贡献率要明显大于气候变化，２０００年之前水土保持工程措施（特别是淤地坝）是输沙减少的主要因素，而植被恢复措施逐渐成为２０００年之后输沙降低的主要因子［４１］㊂Ｆｅｎｇ等利用ＷＡＴＥＭ／ＳＥＤＥＭ模型研究了黄土高原小流域输沙对土地利用变化的响应机制，认为退耕还林政策实施导致的农地面积减少是流域输沙量降低的主要原因［４２］㊂Ｇａｏ等基于降雨⁃输沙统计模型分析了黄土高５㊀１期㊀㊀㊀宁珍㊀等：黄土高原流域水沙变化研究进展㊀６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀原１５个主要流域１９６１ ２０１１期间输沙减少原因，结果表明，地表覆被对输沙减少的贡献率大于７０％，降雨的贡献率小于３０％，特别是２０００年以来，在植被恢复和水土保持工程措施综合作用下，地表覆盖贡献率接近９０％，土地覆被变化对水沙锐减的驱动在时间上存在 加剧性特征 ［２１］㊂Ｙａｎｇ等基于统计分析方法的结果表明，植被恢复和梯田对黄土高原主要流域输沙减少的贡献为６６．３％，气候变化的作用为９．１％［４３］㊂Ｗａｎｇ等发展了基于泥沙恒等式的归因诊断分析方法，率定了各因素对黄土高原过去６０年输沙减少的贡献量，发现５８％的输沙量减少是由产流能力降低引起的，其次是产沙能力（３０％）和降水（１２％）的贡献，坝库㊁梯田等工程措施是１９７０年代至１９９０年代黄土高原产沙减少的主要原因，占５４％，２０００年以来，随着退耕还林还草工程的实施，植被措施成为土壤保持的主要贡献者，占５７％［１６］㊂Ｚｈａｏ等采用６种不同的方法（线性回归㊁双累积曲线㊁泥沙恒等式因子分析㊁淤地坝沉积物方法㊁ＳｅｄｉｍｅｎｔＤｅｌｉｖｅｒｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ（ＳＥＤＤ）模型和ＳｏｉｌＷａｔｅｒＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＴｏｏｌ（ＳＷＡＴ）模型）分割了人类活动和气候变化对黄土高原皇甫川流域过去６０年输沙减少的贡献率，结果表明人类活动的贡献率为９３．６％ʃ４．１％，气候变化的贡献率为６．４％ʃ４．１％，除线性回归外其余五种方法的计算结果基本一致［４４］㊂Ｚｈａｎｇ等发展了基于弹性系数理论的流域输沙变化归因分析方法，分割了降雨㊁潜在蒸散发和地表覆被特征对径流输沙变化的贡献量，从水土保持工程综合治理期（１９８０ １９９９）到退耕还林还草实施期（２０００ ２０１４），生态恢复对径流减少的贡献量从５５％增加到７５％，对输沙减少的贡献量从６３％增加到８１％，植被恢复措施逐渐成为水沙减少的主导因子［４５⁃４６］㊂以往研究均一致表明人类活动是输沙减少的主要原因，但植被恢复㊁梯田淤地坝等水土保持工程措施以及水库建设等各因子对输沙变化的具体影响目前仍难以准确量化㊂３ 流域水沙变化驱动机制黄土高原过去６０年总的气候变化趋势是降雨在绝大部分流域降低，潜在蒸散发降低和增加的流域各占一半左右，但非汛期的潜在蒸散发在绝大部分流域均显著增加，这使得气候变化对非汛期径流降低的作用明显［３９］㊂降雨与径流输沙关系呈现出明显的时空格局特征㊂在基准期（１９７０年之前），降雨与径流输沙的回归关系显著，而且西北部流域降雨与径流输沙关系的显著性大于东南部流域，但２０００年之后，降雨⁃径流输沙关系显著减弱，且空间格局特征发生较大变化［２１］㊂尽管气候变化不是黄土高原径流输沙变化的主要原因，但降雨格局特别是暴雨事件分布对黄土高原流域径流输沙具有重要影响，而且水土保持工程和植被恢复措施使得流域产流产沙的降雨阈值明显增加，进一步增强了极端降雨的重要性［２１］㊂张建军采用偏最小二乘回归（ｐａｒｔｉａｌｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ，ＰＬＳＲ）识别了影响径流输沙的极端气象因子，结果显示驱动产流的主导气象因子分别为年总降水量㊁有效降水总量㊁年最大次降水量㊁大雨降水量（日降水量＞２５ｍｍ）㊁大雨天数和年连续降水天数，驱动产沙的主导因子为年最大次降水量㊁大雨降水量（日降水量＞２５ｍｍ）㊁侵蚀性降水量㊁年总降水量和年连续降水天数［４７］㊂除极端气候事件外，气候变化引起的干旱过程也是黄土高原流域水沙变化的重要原因［４８⁃４９］㊂人类活动主要通过改变流域下垫面条件进而对水文过程产生显著影响，以往研究主要分析了水土保持工程措施和植被恢复对流域水沙变化的影响机制㊂Ｘｉｎ等的研究表明，退耕还林（草）工程实施前植被覆盖与产沙量呈负相关关系，工程实施后植被归一化指数上升，流域产沙量下降，退耕还林（草）对流域产沙减少具有重要的作用［５０］㊂张晓明等研究表明森林植被的增加与坡改梯措施能显著减少流域丰水㊁平水及枯水期的径流量，土地利用／覆被变化对流域径流的影响具有季节性，且森林植被增加对径流的减少作用比坡改梯措施明显［５１］㊂Ｌｉａｎｇ等发现流域地表特征参数随生态建设治理面积比例呈线性增加，流域特征参数变大意味着下垫面条件改变导致流域产流能力的下降，而且６０ ８０年代坡面措施与下垫面参数的关系并不密切，但是随着时间的推移尤其在９０年代以后坡面措施对流域特征变化的驱动作用逐步加强［３８］㊂Ｗａｎｇ等的研究表明，坡面和沟道的生物和工程等多种措施共同作用把黄河输沙量控制到了人类活动影响之前的程度［１６］㊂Ｇａｏ等定量分析了地表覆盖变化对水沙影响的时空格局特征，发现土地覆被变化对水沙锐减的驱动在空间上存在明显的南北分异特征，年代平均径流系数㊁产沙系数和含沙量均与流域地表覆盖变化的面积比例存在显著的线性关系［２１，２３］㊂Ｓｈａｏ等通过模型模拟发现，２０００年以来黄土高原蒸散发增加速率为４．３９ｍｍ／ａ，植被耗水量增加速率为４．９ｍｍ／ａ，植被恢复是径流减少的关键因子［５２］㊂张建军通过分析输沙变化的弹性系数发现，黄土高原泥沙减少是径流减少和含沙量降低共同作用的结果，植被恢复主要通过改变径流来减少输沙，而淤地坝等工程措施主要改变水沙关系来减少输沙，同时土地覆被对水沙减少的贡献率随生态恢复措施的面积渐进增加，但减水减沙贡献在一定面积比例时（约５０％）会存在阈值［４６］㊂上述研究表明，影响黄土高原流域水沙变化的主要下垫面因子逐渐从工程措施过渡到植被措施，生态恢复在关注面积的同时，要考虑生态恢复的空间布局和优化配置，合理配置工程和植被恢复措施，实现减沙不减水的生态水文效益最大化目标㊂流域下垫面条件改变引起的景观格局变化对流域水沙具有重要影响㊂刘晓君等的研究表明，景观指数与径流量㊁泥沙量呈显著线性相关，其中景观多样性相关的指数如香农多样性指数（ＳｈａｎｎｏｎＤｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎｄｅｘ）和辛普森多样性指数（ＳｉｍｐｓｏｎＤｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎｄｅｘ）均与径流呈极显著正相关，而泥沙仅与蔓延度指数（ＣｏｎｔａｇｉｏｎＩｎｄｅｘ）㊁斑块结合度（ＰａｔｃｈＣｏｈｅｓｉｏｎＩｎｄｅｘ）呈显著负相关［５３］㊂Ｔｉａｎ等发现连接性指数（ＩｎｄｅｘｏｆＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）和水库指数（ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＩｎｄｅｘ）均与流域径流变化程度存在较好的相关性，而且土地利用变化对径流的影响程度要强于坝库建设［５４］㊂Ｚｈｏｕ和Ｌｉ基于土壤侵蚀的 源⁃汇 理论，发展了坡度⁃水文响应单元景观指数（Ｓｌｏｐｅ⁃ＨＲＵｓｌａｎｄｓｃａｐｅｉｎｄｅｘ）来定量指征流域径流输沙变化，并在延河流域得到较好应用［５５］㊂４㊀研究展望人类活动引起的下垫面条件改变（如土地利用变化㊁水土保持工程㊁植被恢复措施）是黄土高原流域水沙变化的关键因素，而人类活动很大程度上是受政策驱动㊂具体来说，从１９４９ ２０１０年，黄土高原共出台与泥沙管理相关的主要政策１９个，如大跃进㊁农业学大寨㊁小流域综合治理和退耕还林等［５６］㊂相关政策的出台，使得土地利用和下垫面发生剧烈变化，黄土高原流域水沙相应的经历了急剧增加，又明显降低的发展阶段［５７⁃５８］㊂因此，黄土高原输沙减少是长期政策调整发展的结果，同时也受社会经济发展状况等多种因素的影响［５６］㊂根据黄土高原地区综合治理规划大纲（２０１０ ２０３０年），黄土高原未来还将继续实施大规模的生态建设工程㊂同时，以全球变暖为突出标志的气候变化，特别是极端天气事件的增加，进一步加速了流域水文过程的时空演变进程㊂基于上述背景，黄土高原流域水沙变化应加强机理机制㊁模型方法和趋势预测等方面的研究，重点关注以下方向：（１）流域水沙特征和极值事件的时空演变规律㊂加强对流域水沙演变的时空尺度特征特别是水沙关系非线性特征的定量研究，全面揭示水沙情势变化特征与机制㊂量化极值事件在水沙变化中的重要作用，阐明极端气候事件对水沙动态的影响机制㊂（２）水沙变化影响机制的多要素综合解析㊂加强植被恢复㊁工程措施和地形土壤等具体因子和气候变化以及人类活动直接驱动（社会经济发展㊁生态建设政策）对水沙变化影响的定量贡献和时空格局研究，发展耦合地表覆被动态特征和气候变化的降雨⁃径流⁃输沙模型，揭示生态恢复与水沙演变过程互馈机制㊂（３）未来水沙动态的情景模拟与趋势预测㊂随着黄土高原坝库等工程措施拦沙能力的逐渐下降，在黄土高原维持一个可持续的植被生态系统对有效保持土壤和控制黄河输沙量反弹具有更加重要的作用㊂因此，亟需开展未来气候变化㊁社会经济发展和生态建设工程情景下水沙动态的趋势预测，为新时期黄土高原生态综合治理和水资源管理与黄河水沙管理提供策略建议㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＭｉｌｌｙＰＣＤ，ＤｕｎｎｅＫＡ，ＶｅｃｃｈｉａＡＶ．Ｇｌｏｂａｌｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｒｅｎｄｓｉｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗａｎｄｗａｔｅｒａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｉｎａｃｈａｎｇｉｎｇｃｌｉｍａｔｅ．Ｎａｔｕｒｅ，２００５，４３８（７０６６）：３４７⁃３５０．［２］㊀ＳｙｖｉｔｓｋｉＪＰＭ，ＶöｒöｓｍａｒｔｙＣＪ，ＫｅｔｔｎｅｒＡＪ，ＧｒｅｅｎＰ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｈｕｍａｎｓｏｎｔｈｅｆｌｕｘｏｆｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｓｅｄｉｍｅｎｔｔｏｔｈｅｇｌｏｂａｌｃｏａｓｔａｌｏｃｅａｎ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，３０８（５７２０）：３７６⁃３８０．［３］㊀ＫａｕｐｐｉＰＥ，ＡｕｓｕｂｅｌＪＨ，ＦａｎｇＪＹ，ＭａｔｈｅｒＡＳ，ＳｅｄｊｏＲＡ，ＷａｇｇｏｎｅｒＰＥ．Ｒｅｔｕｒｎｉｎｇｆｏｒｅｓｔｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｏｒｅｓｔｉｄｅｎｔｉｔｙ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ，２００６，１０３（４６）：１７５７４⁃１７５７９．７㊀１期㊀㊀㊀宁珍㊀等：黄土高原流域水沙变化研究进展㊀。
近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征
第３０卷第１期２ ０ １ ２年１月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１Ｊａｎ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０１－０００９－０４近６０年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征任 健１，史红玲２（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００４８；２．国际泥沙研究培训中心，北京１０００４８）摘要：以黄河下游花园口站为例，基于１９５２～２００９年年水量和年沙量资料，采用经验模态分解及Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换方法分析了年水沙量变化的多时间尺度特征，探讨了各波动分量的变化原因及影响因素，获得了不同波动周期的振荡分量及趋势分量，揭示了年水沙量变化的多时间尺度结构，其中准３年左右的周期波动是引起水沙波动的重要原因。
关键词：经验模态分解；Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换；多时间尺度；年水量；年沙量；花园口站中图分类号：ＴＶ１４２文献标志码：Ａ收稿日期：２０１１－０８－１２，修回日期：２０１１－１０－１７基金项目：水利部公益性行业专项基金资助项目（２００９０１０２１）作者简介：任健（１９８２－），男，博士研究生，研究方向为水力学及河流动力学，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎ＿ｊｉａｎ＠１２６．ｃｏｍ 年水沙量时间序列是一个由观测得到的样本信号，具有非线性和非平稳的特征。
以往采用常规直观判断或简单的数据平滑处理等方法，虽能大体解读水沙变化的大致趋势和波动幅度，却不能揭示水沙变化的多尺度［１］和多层次结构。
频谱分析方法可深入地分析水文序列的内在特征，但因建立在Ｆｏｕｒｉｅｒ分析的基础上，在时域内无分辨率分析；小波分析虽在时域和频域均具有多分辨率分析能力，但分辨率仍存在一定限制，且小波基函数的选择对小波分析的结果有显著影响［２，３］。
Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换（ＨＨＴ）［２，３］直接由序列自身自适应的构造基函数得到不同尺度的特征分量，并非在某种基底函数上展开原序列，能更准确反映序列的内在本质特征，并在时域和频域获得更高的分辨率，处理非线性、非平稳时间序列更为有效。
《2024年基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》范文
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河，作为中国的重要河流之一，其源区地区的河流泥沙变化问题对于保障我国的水资源安全与生态环境的平衡具有重要意义。
随着近年来气候变化和人类活动的双重影响，黄河源区的泥沙状况逐渐变化，其不仅影响到河流水质、生态环境，也直接关系到下游地区的防洪安全。
因此，本研究旨在通过SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，以期为黄河源区的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域本研究以黄河源区为研究对象，该区域位于青藏高原东北部，具有独特的自然地理环境和丰富的生物多样性。
（二）研究方法本研究采用SWAT模型进行黄河源区河流泥沙变化的研究。
SWAT模型是一种基于物理过程的分布式水文模型，具有强大的泥沙模拟能力，可以有效地模拟和预测河流泥沙的动态变化。
三、SWAT模型的应用（一）模型构建与参数设置在模型构建过程中，我们根据黄河源区的地理、气候、土壤和水文等数据，设定了合适的参数，构建了适用于该区域的SWAT模型。
模型的构建包括流域的划分、气象数据的输入、土壤类型的设定等。
（二）模型验证与校准为了确保模型的准确性和可靠性，我们进行了模型的验证与校准。
通过对比模型输出与实际观测数据，对模型参数进行调整和优化，使模型能够更好地反映黄河源区的实际情况。
（三）模拟与分析在模型验证与校准的基础上，我们进行了长期的模拟分析。
通过分析模拟结果，我们得出了黄河源区河流泥沙的变化趋势和影响因素，并对其进行了深入的分析和讨论。
四、研究结果与分析（一）河流泥沙变化趋势根据模拟结果，我们发现近年来黄河源区的河流泥沙量呈现出上升的趋势。
这主要受到气候变化和人类活动的影响，如气候变化导致的降水增多、土地利用方式的改变等。
（二）影响因素分析我们进一步分析了影响河流泥沙变化的因素。
发现气候变化是导致泥沙量上升的主要原因之一，而人类活动如过度开垦、过度放牧等也加剧了泥沙的输入。
黄河中游径流量演变特征及其对气候变化的响应探讨
黄河中游径流量演变特征及其对气候变化的响应探讨摘要：近年来，我国黄河中游径流量发生显著变化，其主要原因是全球气候变暖，各个地区降水分布不均，人们不科学不合理的利用水资源，从而引发了一系列问题，影响着人们的生存和社会的发展。
因此，相关工作人员应该科学合理的分析黄河中游径流量的特征，有效开发水资源，合理利用水资源，促进我国社会经济可持续健康发展。
关键词：黄河中游；气候变化；径流量；演变特征河川的径流量是水循环的重要环节之一，是十分宝贵的水资源，也是组成生物结构的重要物质基础。
近阶段，黄河中游径流量变化较大，人们的生存，生态环境的保护受到威胁，因此，有效分析黄河中游径流量的变化，科学合理开发和利用水资源是十分必要的。
黄河被我们称为母亲河，是我国人民生存和生活的重要物质基础，是我国重要的能源基地。
1.黄河中游河段概况1.1自然概况我国第一长河是长江，第二长河便是黄河，它流经9个省，发源于青海省中部，巴颜喀拉山北麓，全长约5500千米，流经中国青藏高原、内蒙古高原、黄土高原、华北平原，流经的干湿地区是干旱、半干旱、半湿润地区[1]。
因黄河流经青藏高原，所以会夹杂着大量的泥沙，它的年均输沙量和年均含沙量都居世界大江河的首位，是世界十分少见的多沙河流。
1.2地形地貌在黄河中游河段，它流经黄土高原，因此地域发育的过程较快，植被覆盖率较低，水土流失较为严重，流经区域的地形地貌受到很大的影响[2]。
相关学者研究了黄河中游河段地貌地形对产沙量的影响情况，发现流域内的产沙量会随着地貌特征的变化而产生不同的响应规律，其中影响流域产沙量的重要指标是沟壑密度。
在黄河的中游存在着一处连续的且最长的峡谷，它包含沁河、渭河、汾河等支流。
除此之外，黄河中游的河段还包括孤山川、皇甫川等支流，地处黄土丘陵和鄂尔多斯高原的过渡地段。
1.2水文现象黄河最大的支流是渭河，它的中游径流量较大，春天较暖，气候干旱，夏天炎热且降水量较大，秋天凉爽，气候湿润，冬天寒冷，气候干燥，属于温带大陆性季风气候。
基于Copula函数的头道拐水沙关系频率分析研究
基于Copula函数的头道拐水沙关系频率分析研究作者：李弘瑞李新杰张红涛来源：《人民黄河》2021年第02期摘要：为了掌握黄河中游水沙关系的变化特点和变化趋势，基于黄河头道拐站1958—1990年33 a和1998—2017年20 a的水沙资料，通过P-Ⅲ型曲线分别建立年径流量与年输沙量的频率曲线，对年径流量和年输沙量进行丰平枯划分;基于Copula函数对水沙关系进行变异诊断，构建年径流量-年输沙量联合分布模型并通过拟合优度检验选取最合适的Copula函数，计算水沙丰平枯组合遭遇频率。
结果表明：头道拐水文站在1958—1990年和1998—2017年的年径流量和年输沙量呈下降趋势，1990年水沙关系发生变异;1958—1990年水沙关系存在一个变异点（1965年），1998—2017年水沙关系不存在明显的变异点，整体水沙关系存在一定的平稳性;1966—1990年和1998—2017年两个时期的水沙丰平枯组合遭遇频率中丰枯同频高于丰枯异频，1966—1990年的年径流量和年输沙量在较大值处相关性较强，1998—2017年年径流量和年输沙量整体相关性较强，水量和沙量的丰平枯变化趋势基本一致。
关键词：水沙关系;联合分布;变异诊断;遭遇频率;头道拐水文站;黄河Abstract： In order to grasp the characteristics and trends of the relationship between runoff and sediment at the upper and middle reaches of the Yellow River， based on the water and sediment volume data of the Yellow River Toudaoguai Station in the 33 years from 1958 to 1990 and the past 20 years from 1998 to 2017， the P-Ⅲ curve was adopted to establish the runoff and sediment discharge frequency and divide annual runoff and annual sediment transport into hight， medium and low flow. It carried out mutation diagnosis of runoff and sediment relationship， and joint distribution model of annual runoff and annual sediment transport was constructed based on copula function by the goodness of fit test. Finally， it calculated the encounter frequency of wet-normal-dry runoff and sediment combination. The results show that the annual runoff and sediment discharge of Toudaoguai Hydrological Station in 1958-1990 and 1998-2017 show a downward trend and the relationship between runoff and sediment is remarkable especially after 1990; There is a variation point （1965）in the relationship between water and sediment during 1958-1990. There is no obvious variability point in the water and sediment relationship between 1998 and 2017 and there is a certain stability in the overall runoff and sediment relationship; the synchronous frequency in the frequency of the combination of wet-normal-dry runoff and sediment is greater than that the asynchronous frequency during 1966-1990 and 1998-2017， the annual runoff and annual sediment transport in the previous period have a strong correlation at the annual sediment load is larger. The correlation between annual runoff and annual sediment transport in the latter period is stronger and the variation trend of annual runoff volume has similar variation tendency to the annual sediment.Key words： runoff and sediment relationship; joint distribution; mutation diagnosis; encounter frequency; Toudaoguai Hydrological Station; Yellow River1 引言随着黄河上游水利工程的运行和中游宁蒙河段灌区取用水等人类活动的影响，进入黄河中游的水沙过程发生了很大变化，对黄河中下游河道及水库冲淤、流域生态环境等产生了重要影响[1]。
黄河中游多沙粗沙区水沙分布及变化特征分析
降水量与水 资源总量柱状 图
维普资讯
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４ ２・
中国水 土保持 Ｓ Ｃ ０ ７年第 １ ＷＣ ２ ０ 期
２ 水资源
年代 比较接近 。各期 治理区各年代 年均水 资源总量变化趋势与
水资源量 ， 分析其分 布与变化 特征 。同时 ， 据 １５ １６ 根 ９４— ９９年 的实测数据 ， 分析多 沙粗 沙 区的基 本产 沙特 点 ， 旨在 为多沙 粗 沙区治理 分区服务。 黄 河中游多沙 粗 沙 区共 分 ３期 治理 ， 一期 治理 区 面积 第
多沙粗沙 区 １５ ２０ 年均 降水 量为 ４ １２ｍ ， ９６— ００年 ２ ． ｍ 折合 降水总量为 ３ １０ 亿 ｍ 。 ３．ｌ
１ １ 降水量的地 区分布 ．
多沙粗沙 区的降水受纬度 、 水汽来 源 以及地 形变 化 的综 合 影响 ， 降水量在面上 的变 化 比较 复杂 。多 沙粗 沙 区各 治理 期分 区年均降水量 以第 三期 治理 区 的 ４２ ６ｍｌ 最大 ， 次 为第 ３ ． ｉ 为 ｌ 其 二期治理 区的 ４６２ｍ ， ２． ｍ 第一 期治 理 区最 小 （ 表 １ ， 均降 见 ）年
１ 降 水
ห้องสมุดไป่ตู้
黄河 流域 的黄土高原是世界上黄 土分 布面 积最广 、 最 厚度 大的地 区 ， 同时也是 世界 上水 土流 失最 严重 的 地区 之一 ， 于 位 黄 河中游 ７８ 万 ｋ 多 沙粗 沙 区更 是水 土流 失 的重 中之 ．６ ｍ 的
重。考虑到即将对黄河 中游多沙粗沙区进行高强度的分期治 理， 我们以第二次黄河流域水资源评价的基本成果为基础 ， 在 黄河中游多沙粗沙区各期治理区支流套县级行政区的框架下， 分别采用多年平均等值线图量算， 再借助代表站进行历年分配 或直接采用 １５ ～ ００年模数类比等方法， ９６ ２０ 推算黄河中游多沙 粗沙区各期治理区 １５ ～ ００ ９６ ２０ 年降水量 、 地表水资源量和地下
《2024年基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》范文
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言作为中华文明的母亲河，黄河源区的生态环境问题直接关系到下游流域的水资源供给与防洪安全。
其中，河流泥沙的来源和变化一直是国内外研究的热点问题。
本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，针对黄河源区河流泥沙变化进行深入研究，旨在为黄河源区的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取黄河源区为研究对象，该区域位于青藏高原东北部，是我国重要的水源涵养区。
该区域具有独特的自然地理环境，对黄河的水量、水质和泥沙含量具有重要影响。
2. 研究方法本研究采用SWAT模型，该模型是一种分布式水文模型，能够模拟大尺度流域的水文循环过程。
通过收集黄河源区的气象、地形、土壤、植被等数据，建立SWAT模型，模拟和分析该区域的泥沙变化情况。
三、SWAT模型在黄河源区河流泥沙变化研究中的应用1. 模型构建与参数设置在收集到相关数据后，我们根据SWAT模型的原理和要求，建立了黄河源区的SWAT模型。
在模型中，我们设置了包括气象、地形、土壤、植被等在内的多个参数，并根据实际情况进行了调整和优化。
2. 模拟结果与分析通过模拟和分析，我们发现黄河源区的河流泥沙含量呈现出明显的时空变化特征。
在空间上，不同区域的泥沙含量存在较大差异；在时间上，不同季节和年份的泥沙含量也存在明显差异。
此外，我们还发现人类活动（如过度放牧、土地开垦等）对河流泥沙含量具有重要影响。
四、讨论与结论1. 讨论本研究表明，黄河源区的河流泥沙变化受到自然因素和人类活动共同影响。
其中，气候变化、地形地貌、土壤类型等自然因素是影响泥沙变化的主要因素之一；而过度放牧、土地开垦等人类活动也是导致泥沙增加的重要原因之一。
因此，为了保护黄河源区的生态环境，需要采取有效的措施来控制人类活动对自然环境的破坏。
此外，我们还需要进一步深入研究如何通过合理的土地利用规划、植被恢复等措施来降低河流泥沙含量，提高生态环境的承载能力。
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水利水 电技术 第 ４ 卷 Ｉ
２１ ０ ０年第 １期
黄 河 中游 水 沙 变 化 关 系不 确 定 性 的 时 间 尺 度 特 征 研 究
张 永 ，丁 志 宏 ，何 宏谋
１０２ ； ０ １０ （．天津大学 建 筑工程 学院 ，天 津 ３０７ ；２ 利部水利 水 电规划设 计 总院 ，北京 １ ００２ ．水 ３ ．黄河水利科 学研 究院 水 资源研 究所 ，河南 郑州 ４ ００ ） ５０ ３
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摘
要 ：针 对河川径 流与泥 沙 变化所 具有的 复杂 多时间尺度性 和其 间 变化 关 系的复杂不 确定性 ，为深
入研究黄河中游水沙变化关系在不同时间尺度上的表现 ，以三门峡水文站为例 ，首先应用 Ｅ Ｄ方法 Ｍ 对该 站 １１ １９ 的年径流 量和年输 沙量 时序 分 别进 行 多时 间尺度 分 解 ，得 到 一 系列相 应 的具有 ９９～ ９５年
中图 分 类号 ： Ｖ ４ Ｔ １２ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —８０ ２ １ ） １０ １—４ ００ ０ ６ （０ ０ ０ —０８ ０
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