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《西北农林科技大学》 2009年
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渭河流域产水产沙区域分异特征研究

张钰娴  
【摘要】:近些年来,渭河下游水沙问题日渐复杂和突出,河道淤积严重,水患频发,严重影响到渭河健康发展,并直接威胁到下游地区人民生命和财产安全,渭河下游已经成为社会广泛关注和研究的热点地区之一。渭河及其支流上游土壤侵蚀严重、三门峡水库抬高渭河河口水位导致泥沙下泻不畅、河道水资源利用过度和全球气候变化导致的降水减少等是引起和加剧渭河下游水沙矛盾的主要原因。作为黄河最大的支流,渭河中下游地区水资源与水环境特征不仅直接决定着陕西自然、经济和社会的发展,也直接影响着黄河及其中下游地区的可持续发展,亟需进行水沙调控,缓解下游水沙矛盾。 建立渭河水沙综合调控体系,是解决渭河下游水沙问题的根本。由于水土保持可从源头上减少土壤侵蚀和河流泥沙,不同措施减少单位泥沙量时对径流量的影响程度(减流减沙比)存在差异,通过水土保持措施类型和区域配置,可以实现以减沙、增流和调节水沙过程为核心的河流水沙调控。由于不同区域径流量和入河泥沙量对渭河水沙贡献程度不同,通过分析渭河流域产水产沙区域分异特征,既可以促进对渭河流域产水产沙格局的认识,也可以为渭河流域水土保持措施布设提供科学依据。 本文以渭河流域28个主要水文站1971年~1986年实测降雨、径流和泥沙系列资料,通过统计分析和现场调查相结合的方法,运用水文学、土壤学等理论基础,借助于地理信息系统等新方法,进行渭河流域产水产沙区划分,并分析了渭河流域产水产沙区域分异特征,主要结论如下。 (1)渭河流域水文分区、侵蚀分区:根据流域地形地貌、气候、植被、水文并结合水文站特征,分别以年降水量、径流深、产流模数、径流系数为水文分区指标体系,以年降水量、产沙模数、地面坡度、流域比降、沟壑密度为侵蚀分区指标体系;通过模糊聚类分析法将渭河流域划分为3个一级水文分区,11个二级水文分区,3个一级侵蚀分区和13个二级侵蚀分区。 (2)渭河流域产水产沙模型及其适宜性评价:根据研究目的,选择SCS径流曲线数模型作为研究区产水模型,通过对不同水文区降雨产生的径流量进行模拟,表明SCS模型能够较好的模拟渭河流域的产流特征。以降雨量作为降雨因子的量化指标,以地面坡度、沟壑密度、植被净初级生产力等指标作为流域下垫面总体特征的量化指标,输沙模数作为侵蚀产沙指标,建立了渭河流域不同侵蚀分区输沙模数与降雨量和下垫面总体特征之间的回归模型,作为渭河流域不同侵蚀分区侵蚀产沙预报模型,通过对不同侵蚀分区输沙模数模拟,表明该模型能够较好的模拟渭河地区的侵蚀产沙情况。 (3)渭河流域产水产沙区的划分:运用“水文-地貌”法,借助于RACGIS9.0将渭河流域划分为280个产沙区和46个产水区。进一步分析表明渭河流域产流中心集中在渭河下游及渭河南山支流诸流域。流域产水呈现明显的地带性特征,即从北到南,产水过程呈现从小到大—变小—增大的过程,其中位于渭河流域西北部(洪德以上)流域,产流模数最小,其产流模数1.0万m3/km2·a,位于渭河下游的流域,尤其是渭河以南流域,产流模数最大,产流模数20.0万m3/km2·a。渭河流域产沙亦呈现明显的地带性特征,即从北到南,侵蚀产沙强度呈现从小到大—变小的过程,其中位于渭河流域西北部(洪德以上)流域,北洛河流域刘家河以下、渭河(支流)下游产沙模数最小,其产沙模数1000t/km2·a。泾河流域雨落坪、杨家坪以上至洪德区间、渭河(支流)天水以上、北洛河流域刘家河以上,产沙模数最大,其产沙模数5000t/km2·a,是渭河流域侵蚀产沙中心。 (4)流域产水产沙区域分异规律:结果表明渭河流域年均产流强度5.37万m3/km2·a,年产流量74.43亿m3,其中北洛河状头以上产流强度4.71万m3/km2·a,泾河张家山以上产流强度3.76万m3/km2·a,渭河(支流)华县以上产流强度7.64万m3/km2·a。单位面积产流贡献率北洛河流域最小,为21.48%,渭河(支流)最大,为52.64%,泾河流域次之,为25.89%。 渭河流域年均侵蚀强度为2796.03t/km2·a,年产沙总量33063.79万t。其中北洛河状头以上侵蚀强度2888.48t/km2·a,泾河张家山以上侵蚀强度3225.85t/km2·a,渭河(支流)华县以上侵蚀强度2273.78t/km2·a。单位面积产沙贡献率北洛河流域最小,为22.3%,泾河流域最大,为45.58%,渭河(支流)次之,为32.13%。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S157.1

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