气候变化及水利水保措施对黄河中游径流量影响

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1、密级：中阉斜孥iiI宪砑窥垡略博士学位论文作者姓名：围国国指导教师：!匝篮送硒塞旦生国型堂院地堡叠堂皇递速硒塞压学位类别：堡坐学科专业：自然地翌培养单位：圭国型堂院地翌型堂皇盗源巫宜压2012年11月measuresonrunoffinthemiddleYellowRiverByYuanyuanZhouADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorof

2、ScienceInstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearchNovember,2012摘要黄河流域位于我国西北部地区，降水是流域水资源的主要来源，然而黄河流域大部分区域属于干旱、半干旱区，降水量偏少，再加上流域内外供水区水资源需求的快速增加，水资源供需矛盾日益突出。黄土高原水土流失严重，是黄河泥沙的主要来源，为解决水土流失问题，自二十世纪50年代开始，特别是二十世纪70年代以后，黄河中游黄土高原开展了大规模的水土保持工作，水土流失治理成效显著。然而，在保土的同时，流域产流条件也发生了明

3、显变化，整个中游入黄径流量持续减少。尤其是二十世纪90年代，黄河下游出现了河道频繁断流、周围湿地消失、水质随之恶化等一系列新问题。黄河中游是黄河水量的主要补给区，人类活动强烈，分析中游的水资源变化趋势及原因有助于整个流域的水资源变化的研究。本文以黄河中游为研究区，采用统计分析方法，分析黄河中游及两个典型区域径流量变化及影响因素，建立基于径流形成机理的数学模型，分析气候变化及水利水保措施对径流量的影响：采用分布式水文模型(SWAT)，模拟不同气候和水保措施覆盖情景下径流量的变化，主要研究成果如下：(1)1956-2009年黄河中游产流明显减少，并显示出

4、显著的跳跃式阶段性减少的特征，突变时间分别发生于1971年和1991年：黄河中游径流模数的分布与降雨有关，呈现出从北向南增加和从西向东增加的特征：1956-1970年径流模数普遍相对较高，变化梯度从西北向东、向南逐渐增大：1971．1990年和1991．2009年平均径流模数及其水平梯度逐渐减小：1956．2009年黄河中游径流模数的年均变率及水平梯度以西北部为中心，呈同心环状向外逐渐增大。(2)径流系数空间分布的特征主要是自然条件差异的结果，即使在1971年后人类活动比较强烈的时期，人类活动的影响相对于自然条件仍处次要地位。上世纪60年代到80年代

5、黄河中游的水保和水利措施减水量随时间增加明显，90年代基本上在一个较高的水平上起伏变化。水保措施减水量从上世纪60年代的年均0．7×108m3／a增加到90年代年均32×10Sm3／a；水利减水量是水保措施减水量的2．3倍。在中游径流减少量中，气候变化在60年代、70年代、90年代贡献40％以上，水利和水保措施减水的贡献在60年代、70年代、80年代大于50％，其中在80年代甚至大于82％。(3)无定河流域及皇甫川流域的河流径流量显著减少；无定河流域径流量序列的突变时间发生在1971年和1997年，而皇甫川流域径流量序列的突变时间发生在1979年和1

6、999年；两个流域70年代的突变点与水土保持措施的实施有关，1997年退耕还林还草的生态恢复工程是90年代径流量发生突变的另一个原因：无定河流域气候干旱化趋势显著，而皇甫川流域气候干旱化趋势不显著：气候干早化对径流量有一定影响，人类活动是无定河流域及皇甫JiI流域径流量减少的主要原因：无定河流域的灌溉用水是人类活动中对径流量减少作用最大的因素，坝地是水保措施中对径流量减少作用最大的因素：皇甫川流域1979．1998年灌溉用水是人类活动因素中对径流量减少作用最大的因素，但是随着退耕还林还草的生态恢复工程的实施，1999．2006年灌溉用水的贡献有所减摘

7、要小，而水保措施的贡献有所增加。(4)采用分布式水文模型，模拟不同气候变化及水保措施覆盖情景的径流量变化。结果显示以1981．1985年气象条件及土地利用为基准，耕地全部转换为草地对产流量的影响高于转换为林地的影响，降水增加10％大于降水减少10％对产流量的影响，温度升高4"C对产流量的影响明显小于温度降低4"C对产流量的影响，7-10月气候变化对产流量的影响明显高于其他月份。关键词：黄河中游，径流时空分布，气候变化，水利水保措施，无定河流域，皇甫川流域，SWAT模型2AbstractAbstraotSituatedinthenorthwestpar

8、tofChina,mostoftheYellowRiverbasinbelongstothearidands