北峪河流域河川径流变化特征与影响因素分析

摘要

北峪河流域位于秦岭山脉的延伸地段，同时也是黄土高原、秦巴山区及青藏高原的交汇地带。复杂的地形地貌特征加之暴雨频发的降水特征使得该区域成为暴雨山洪和泥石流灾害的频发区，对当地居民生产生活造成巨大威胁。同时，北峪河流域属于降水补给性地区，无过境水，径流与当地人民的生产和生活有着更加直接和密切的关系。因此，在全球气候变化和强烈人类活动背景下开展对该区域的水文过程变化及其影响因素的研究，对于该区域自然灾害的防治和水资源可持续利用具有一定的实践意义，也对区域生态水文机理的研究有一定的参考价值。 降雨变化和植被变化是影响区域水文特征的关键性因素。基于此，本文利用1979-2014年北峪河流域雨量站、马街水文站及武都气象站的水文气象观测资料，以及研究区不同时期的土地利用资料，在分析北峪河流域1979-2014年期间的降水、气温、潜在蒸散发及径流的年际变化趋势、突变特征、年内变化规律，及不同时期土地利用变化的基础上，采用双累积曲线法量化分析降水和其它因素（主要是人类活动）对年径流变化的不同影响及各自的贡献率。进一步针对人类活动强烈的变化期时段，基于HEC-HMS模型模拟分析了植被恢复期间（2002年后）降雨变化和土地利用/覆被变化分别对径流变化的贡献率。主要结论如下： （1）流域在1979-2014年期间多年平均降水量为495.17mm，整体呈减少趋势；多年平均气温15℃，整体上呈上升趋势；年平均潜在蒸散发量为1024.64mm，整体上呈增加趋势；多年平均年径流深为51.99mm，整体上呈下降趋势，每年约下降2mm，突变年份为1993年，年径流集中度平均值为0.66，径流集中期一般在8月上中旬；研究区在80年代植被状况良好，90年代，人类活动不断强烈，2000 年后处于植被恢复阶段。基于年径流的突变年份，将整个研究时段划分为基准期（1979-1993）和变化期（1994-2014）。 （2 ）采用 DEM、水文气象数据和土地利用数据，建立了北峪河流域HEC-HMS模型，在场降雨尺度下实现对场降雨洪水过程的模拟建模。验证发现模型模拟精度较高，满足水文情报预报规范（SD 138-85）的相关要求，可以用于后续的模拟分析研究，说明HEC-HMS模型适合于在该区域水文过程模拟和水文预报。 （3）采用时间序列突变点探测发现，1993年年径流深存在概率意义上的突变，因此将整个研究时段划分为基准期（1979-1993）和变化期（1994-2014）。研究区变化期（1994-2014）相对于基准期（1979-1993）平均年径流深减少了51.8mm，通过双累积曲线法定量分析得出降水和其他因子（主要是人类活动）对年径流深变化的贡献度分别为19.9%和80.1%，说明人类活动是导致阶段性年径流量减少的主导因素。 （4）基于北峪河流域HEC-HMS模型，针对变化期场降雨洪水的模拟分析发现：降雨变化的贡献率对于径流深和洪峰流量变化的贡献率相差较大，分别为81.8%和 61.5%，对径流深变化的影响更大，对洪峰流量的变化影响较小；地表覆被变化对径流深和洪峰流量变化的贡献率分别为18.2%和38.6%，对洪峰流量变化影响较显著，说明植被恢复能够有效改善流域产流条件，从而减小洪峰流量，对减灾有着重要指示意义。

目录

第一个书签之前