全球河流输沙量时空分布及其影响因素分析

摘要

河流携带泥沙注入海洋是生物地球化学循环重要一环，是全球剥蚀系统关键组成部分，也是评估土地退化和全球土壤资源减少重要度量。研究全球河流输沙量的变化对研究陆地的表面过程、及陆地海洋系统物质循环（如，碳循环）具有重要的意义。全球尺度研究河流输沙量空间分布格局和时序变化及其二者的影响因素可以揭示河流输沙的一般规律，对认识人类活动对河流输沙量的影响也具有重要意义。
　　近50年，在气候变化和人类活动日益增强的背景下，全球众多河流输沙量都发生显著变化。研究人员以区域河流为研究对象，解释了河流输沙量在时间尺度上的时序变化及其影响因素。但从全球尺度进行河流输沙量的研究却较少，全球河流输沙量空间分布格局及其影响因素在国外才初步展开。本文以全球657条入海河流为研究对象，利用数理统计和空间分析方法对全球河流输沙量的空间分布格局进行了研究;以各气候区8条代表性河流为研究对象，利用数理统计方法对其时序变化及其影响因素进行分析;在此基础上，基于过去各影响因素的时序变化，对未来全球河流输沙量进行定性预测。具体研究结果如下:
　　(1)全球河流总输沙量估计值在1.5—2.0×1010t左右。由于河流输沙本身的非平稳特性和空间差异性，这样的估值需要谨慎地接受。整体而言，亚洲河流年均输沙量最大，占全球总输沙量的一半以上，然后依次是大洋洲、南美洲、北美洲、非洲和欧洲。
　　(2)对河流输沙量空间分布影响因素分析表明:降水量与输沙模数无明显相关性，径流量与输沙量呈显著线性相关;将流域按径流深度进行分区后，湿润区(径流深度＞750mm/a)径流量与输沙量的相关性达0.99。总体而言，河流输沙量随着流域面积的增大而增加，但相同流域面积的河流输沙量差别很大;按地形、地质条件对流域进行分区，定性的分析表明高山比低地河流年输沙量高出1～3个数量级;新生界地层占主导的流域的年输沙量要高于前中生界流域。
　　(3)采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归对各气候区8条代表性流域降水、径流和输沙时序变化进行研究，分析结果表明:寒带和热带河流输沙量里增加趋势，其它气候区河流输沙量呈显著减少趋势;除了热带2条河流输沙量时序变化不显著外，其余河流输沙量时序变化极显著。各流域的降水虽有变化，但均未达到显著水平p＜0.05;除黄河和密西西北河外，其余河流径流量时序变化均不显著;密西西北河径流量呈显著增加趋势，而其输沙量却呈极显著减少趋势。因此，河流输沙量受气候变化的影响不显著。相比较而言，人类活动对河流输沙量的变化影响更大，尤其是坝库建设。初步的估计表明全球大坝拦截的泥沙量可达4.4×1010 m3，这是全球入海泥沙量的2倍多。因此，在研究河流输沙量变化时要明确地把坝库作为一个影响因素进行分析。发展中国家因毁林开荒、采矿或城市化，流域土地利用有较大的变化，导致河流输沙量显著增加。
　　(4)相比降水量趋势性变化，气候变化导致的极端降水事件对其河流输沙量的影响更大，研究人员仍需对极端降水事件预测及其环境效应进行深入研究。局部地区毁林开荒、采矿、城市化建设导致的土地利用变化会导致河流输沙量的增加，这些地区主要集中在发展中国家，尤其是非洲和南美洲的国家。但由于大规模坝库建设，未来全球河流总输沙量仍将继续减少。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景、目的和意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 全球河流输沙数据搜集工作简述

1．2．2 河流输沙量空间分布格局影响因素研究

1．2．3 河流输沙量时序变化研究

1．2．4 河流输沙量时序变化影响因素研究

2．1 研究目标与内容

2．2．1 全球输沙数据库

2．2．2 典型流域概况

2．3 数据来源与处理

2．4 研究方法与技术路线

2．4．1 数理统计分析方法

2．4．2 流域气候分区

2．4．3 流域地质地貌分区

2．4．4 技术路线

第三章 全球河流输沙量空间分布及其影响因素分析

3．1 全球河流总输沙量估计

3．2 全球河流输沙空间分布

3．3 全球河流输沙量空间分布影响因素分析

3．3．1 流域降水量和径流量

3．3．2 流域面积

3．3．3 流域地形地质

3．4 本章总结

第四章 全球河流输沙量时序变化及其影响因素分析

4．1 全球主要河流输沙量变化

4．2 各气候区代表性河流输沙量时序变化

4．3 气候变化对河流输沙量变化的影响

4．3．1 降水量对河流输沙量的影响

4．3．2 径流量对河流输沙量的影响

4．3．3 极端降水事件对河流输沙量的影响

4．4．1 坝库对河流输沙量的影响

4．4．2 土地利用变化对河流输沙量的影响

4．5 全球河流输沙量预测

4．5．1 气候变化及其对输沙量的影响

4．5．2 人类活动变化及其对输沙量的影响

4．6 本章总结

第五章 主要结论与不足之处

5．1 主要结论

5．2 不足之处

参考文献

致谢

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