【摘 要】
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本文以北洛河上游(吴旗水文站以上)为研究区域,基于1971-2014年每日径流实测数据和气象资料,采用数字滤波法中的F1法来进行基流分割;运用M-K趋势分析、Pettitt突变检验和R/S法对径流、基流以及气候因素进行趋势分析、突变点检验和未来变化持续性分析;并采用Morlet小波变换对径流多尺度变化周期进行分析;根据三期土地利用遥感数据(1990、2005和2010年)来对流域内退耕还林(草)前
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“黄土高原水土流失治理与生态产业协同发展技术集成与模式”(编号:2016YFC0501707);
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本文以北洛河上游(吴旗水文站以上)为研究区域,基于1971-2014年每日径流实测数据和气象资料,采用数字滤波法中的F1法来进行基流分割;运用M-K趋势分析、Pettitt突变检验和R/S法对径流、基流以及气候因素进行趋势分析、突变点检验和未来变化持续性分析;并采用Morlet小波变换对径流多尺度变化周期进行分析;根据三期土地利用遥感数据(1990、2005和2010年)来对流域内退耕还林(草)前后土地利用变化特征进行分析;同时采用基于Budyko假设和双累积曲线法定量分析气候因素和非气候因素以及降水和人类活动对径流变化的影响。得到主要结论如下:(1)北洛河上游1971-2014年径流量的年内分配过程呈现“双峰型”,峰值分别出现在3月和8月。年径流变差系数和完全调节系数均呈显著减小趋势(p=0.05),而且趋势在未来均具有强持续性;偏态系数呈现不显著减小趋势(p=0.1),趋势在未来的持续性相对较弱,北洛河上游径流年内分布状况逐渐由不均匀性向均匀性转变。年平均径流量和各季度平均径流量均呈显著减少趋势(p=0.05),前者的突变点为2002年,各个季度的突变点则在1979-2002年之间。年径流和汛期径流变化过程呈现高度同步性和一致性,“峰值”和“谷值”特点相似,而且均存在相似的丰-枯变化周期,二者3个变化主周期均为3 a、11a、19 a。(2)北洛河上游1971-2014年全年基流量主要集中于8-10月,基流年内分配过程也呈现“双峰型”,峰值分别出现在3月和10月,略微滞后于径流的春汛期和夏汛期。年基流变差系数和完全调节系数均呈现出极显著减少趋势(p=0.01),基流年内分配状况呈现出逐渐由不均匀性向均匀性转变,且未来的变化趋势都具有较强长期记忆性;偏态系数呈现不显著增加趋势(p=0.1),分布呈偏左或偏右交替,且未来变化趋势具有随机性。多年和不同季度平均基流量变化趋势均不显著且未检测到突变点,BFI在年记录和不同季度记录中均呈极显著上升趋势(p=0.01),而且未来变化趋势均具有强持续性,年均和7-9月基流中均检测到相同突变点(2002年)。年、汛期基流序列变化趋势具有较高的同步性,并呈现出逐渐增多的趋势,同时年基流存在5个明显的丰水期和6个枯水期。(3)北洛河上游1990-2005年,农地面积减少了37.33%,主要转化为了草地和林地,面积达382.78 km~2;草地面积减少了21.93%;林地面积增加显著,共增加了950.49 km~2;2005-2010年,草地面积共减少了3.14%,林地面积共增加了15.37%;农地有51.31 km~2和4.78 km~2的面积分别转化为草地和林地,占原有面积的比例分别为55.06%和0.51%。(4)北洛河上游年降水整体呈不显著上升趋势(p=0.1),未检测到突变年份且未来变化趋势具有弱反持续性;年均气温整体呈显著上升趋势(p=0.01),突变年份为1993年(p=0.01);年潜在蒸散发整体呈不显著上升趋势(p=0.1),未检测到突变年份。基于Budyko假设得出降水和潜在蒸散发对径流变化的贡献率为40.4%,其中降水因素占比为36.4%;潜在蒸散发占比为4%。所有非气候因素对径流变化的影响占比为59.6%。基于双累积曲线,降水变化的贡献率仅有2.33%,而人类活动的贡献率却高达97.67%。
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