赣江上游桃江流域水文情势变化及其响应分析

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河流水文情势的波动驱动着河流和流域生态系统的能量过程、物质循环、生物间相互作用以及生物栖息的状况等方面的发展。而对于国务院交通运输部印发《内河航运发展纲要》中所规划浙赣粤运河通道而言,势必对桃江流域生态水文情势造成巨大扰动。本文以桃江流域为研究区,基于居龙滩水文站实测逐日径流数据,采用IHA/RVA法,析流域内整体水文情势变化;基于流域27个站点逐日降雨数据,采用泰森多边形法换算成流域内平均降雨量,进而划分为8项降雨指标,分析流域内降雨时空特征;基于1987年、1997年、2007年、2017年4期的土地覆被资料,采用土地覆被转移矩阵、土地覆被类型的动态变化、景观水平指数及斑块类型指数,共同分析流域近40年来的土地覆被时空变化。进而用相关分析法分析自然降雨和土地覆被二者变化对流域水文情势的影响。结果表明:(1)随着流域降雨减少,年均流量逐渐下降,其中流量序列的最大突变点为2004年;在变化前后后月均流量波动明显,汛期提前3个月,年初枯水期最小流量变化趋缓,极端流量呈减小趋势,年1d最小流量增大且出现时间提前,而年1d最大流量反之;变化后高流量历时增3.95%,低流量历时减73.6%,流量逆转次数增78.52%,流量上升率减少,下降率增多;桃江32项指标多数是低程度改变为62.5%,这说明流域处于较好的变化趋势。(2)小雨是流域内最主要的降雨形式,约为全年四成;2000年前降雨天数和降雨量为减少趋势、而后呈降雨天数和降雨量增加减少的趋势;降雨减少现状呈北多南少,而在中北部东西横向上表现为减少趋势。流域内单日最大降雨和极端降雨指标呈东南高、西北低,特强降雨则是由东向西形成“高-低”的转换态势。极端降雨为中北部和西北部下降快、南部和东部上升慢的现状。大部分地区的日均降雨呈缓速上升态势,整体以中北部低西南高的空间格局,以全南县大部分和龙南县西南部等地增幅较为明显。(3)在40a里,随着城镇化地推进,水域、未利用土地与草地面积始终呈现增长态势,林地由初始增变更为减,耕地面积始终缩减,建设用地面积显著剧增,说明人类活动逐渐集中,呈现沿城区中心向外扩散现象。1997年-2007年期间流域景观格局跳跃程度较大,而2007年后不同景观类型间的连通性和聚集程度趋于稳定。2017年流域景观格局的香农均匀度和香农多样性最佳,即景观类型分布多样性较高,1997年以后有大幅度回升,且持续20年。(4)降雨强度是影响水文情势变化的主要因素,其通过显著性检验的水文情势指标达10数种,其中大雨天数和暴雨天数对高流量脉冲、高流量历时等响应尤为显著。根据响应关系说明:耕地面积缩减和低流量脉冲数变多、年90d最小流量逐步变大、水流的逆转指数变小等现象响应;林地面积减小和年1d最小流量、年30d最小流量、年90d最大流量、流量下降率逐步变小等影响显著;未利用土地减少和年30d最大流量变大,最大流量出现时间推迟,30d最小流量和流量上升率也变大等现象呼应;水域虽受前期影响雨量的波动,但因为它的面积占比小,使得面积变化不显著;随着城镇化建设迅速发展,高流量历时呈缓慢延长,最小流量出现时间则快速推迟。而城镇化也使流域汛期延长,枯水期推迟且流量变小,进而使流域水文改变程度逐渐加,但仍处于较好的变化趋势。
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