北方土石山区典型流域不同类型洪水的水沙关系差异及归因

摘要

基于水文站的降水、径流和泥沙数据,采用聚类分析、含沙量-流量(SSC-Q)滞回曲线等方法,从事件尺度研究北方土石山区弥河流域不同类型洪水事件的径流、输沙特征,揭示各类洪水水沙关系及输沙贡献情况及水土保持措施影响机制。结果表明:(1)弥河流域1951-2021年的261次洪水事件可划分为小型、中型、大型和特大型四类,洪水事件的滞回曲线类型主要为8字形。随着洪水量级的增加,洪水事件的洪水历时和径流输沙量均呈增长趋势,径流和泥沙变率增加,复合型滞回曲线的占比逐渐加大。(2)大型与特大型洪水事件发生频次最低,但输沙贡献率高达86.9%,是北方土石山区输沙的主要洪水类型,主导弥河流域的水土流失灾害,在流域治理中需重点关注。(3)水土保持措施和人类活动对中、小型洪水事件的影响较大,其水沙关系变率超过10%;但对大型洪水事件的影响相对较小,水沙关系变率仅为1.2%。通过合理配置流域中的水土保持措施,当地中小型洪水事件的水沙关系可得到调节,从而达到拦蓄洪水、调控泥沙的目的。同时,亟需持续加强特大暴雨的水土流失及洪水防控措施,避免其给北方土石山区的生态环境等造成严重破坏。研究结果可为该区域水土保持工作的开展及特大暴雨洪水事件的应对提供理论和实践依据。