丹东市爱河流域水沙输移变化及影响因素分析.pdf

丹东市爱河流域水沙输移变化及影响因素分析林磊(辽宁省丹东水文局辽宁丹东)中图分类号:文献标志码:./.摘要:为探究丹东市爱河流域水沙输移变化特征采用相关性分析和数理统计法依据石城、梨树沟、龙湾、草河 个水文站 年泥沙和径流数据分析流域水沙变化趋势及其影响因素 结果表明丹东市爱河流域输沙量和径流量年际、年内分布具有较大差异多年 值小于 达到弱变异状态石城站、梨树沟站的来水来沙同源呈显著相关龙湾站、草河站来水来沙异源呈不显著相关水沙输移变化受人类活动的影响高于降水输沙量减少与水利工程密切相关水土保持、退耕还林等措施可在一定程度上改变河流输沙量和径流量关键词:水沙输移数理统计影响因素爱河流域 河流水沙变化不仅会改变水文情势、地形地貌及地球化学特性还会对区域生态环境和经济社会协调发展造成显著影响 在流域系统中水沙关系通常具有一定的规律性但受人类活动以及气候变暖等因素影响河流输沙量和径流量的随机性变化日趋增强从而导致土地沙漠化、洪水灾害、泥沙淤积等一系列问题 为实现流域水沙的科学调控必须全面分析水沙输移演变特征及其影响因素爱河是丹东市境内最大的一条河流对维持辽东甚至东北地区战略安全和生态稳定具有重要作用 近年来流域内过度引水灌溉、荒地开垦以及水利工程建设等使得流域水沙输移规律发生显著改变水资源重新分配导致土地荒漠化、土壤侵蚀、旱涝灾害频发 鉴于此本文结合石城、梨树沟、龙湾和草河水文站 年输沙量、径流量及降水量数据采用相关性分析和数理统计法定量分析流域水沙变化特征以期为流域水资源规划和可持续利用提供参考依据 研究方法.流域概况爱河流域主要流经宽甸县、凤城市、振安区最后于九连城汇入鸭绿江干流全长.流域面积 上游植被较好群山环绕森林覆盖率.中下游丘陵起伏河道弯曲 流域内水系发育良好主要有草河、八道河、旧帽山河和龙湾等并以草河最大 爱河河道蜿蜒比降较大弯曲度达到.年均径流量.亿 水力资源和水资源丰富.数据来源本文以石城、梨树沟、龙湾、草河 个水文站为研究对象各站点 年月均降水量、输沙量、径流量和气象数据等来源于丹东市水文局及气象科学数据共享服务中心个别缺失数据用克里金插值法或算数平均法补全.分析方法采用数理统计法和双累积曲线法计算分析水沙时空分布特征及其演变趋势、突变点使用相关性分析法探究水沙输移变化受人类活动、降水量等因素的影响全面揭示水沙关系特性有关计算公式见相关文献 结果与分析.水沙输移变化特征根据爱河流域石城、梨树沟、龙湾、草河水文站 年年输沙量()与径流量()特征值分析水沙输移变化特征爱河流域年径流量最大、最小值为梨树沟站的.亿和石城的.亿 年径流量最大、最小极值比为草河站的.和梨树沟站的.这说明研究时段内梨树沟站年径流量未发生极端情况 爱河流域年输沙量最大、最小值为梨树沟站的.万 和石城站的.万 年输沙量最大、最小极值比为龙湾站的.和梨树沟站的.龙湾站的年输沙量极值比明显高于其它站点 除龙湾站外其它站点的年输沙量和年径流量 均小于 达到弱变异水平 年径流量总体低于年输沙量 值这说明爱河流域的输沙量高于径流量变异程度尤其是龙湾站的输沙量 值达到.这表明该站点的年际泥沙量变异程度较高其它站点变化不明显各站点的年径流量呈不显著变异特性.水沙相关性分析通过系统分析水沙双累积曲线的突变或转折点能够更加直观地描述水沙变化趋势结果表明爱河流域石城、梨树沟、龙湾、草河水文站的双累积曲线转折点存在一定差异在 年和 年石城站水沙双累积曲线出现转折年以后曲线斜率变陡说明该站点输沙量呈现上升趋势 年梨树沟站水沙双累积曲线出现转折 年曲线斜率变缓说明该站点输沙量呈现下降趋势 年和 年龙湾站水沙双累积曲线出现转折 年曲线斜率变缓表明该站点输沙量呈现下降趋势 年以后该曲线斜率快速增大说明 年后该站点输沙量呈明显上升趋势 年草河站水沙双累积曲线出现转折且 年以后该站点输沙量呈现上升趋势爱河流域石城、梨树沟、龙湾、草河水文站年输沙量与径流量之间的相关关系如图 由图 可知石城站、梨树沟站年输沙量与径流量之间的相关系数为.和.这 个站点水沙同源水沙关系均呈极显著相关性龙湾站和草河站年输沙量与径流量之间的相关系数为.、.这 个站点来水来沙异源水沙关系较弱 年第 期 水土保持应用技术()石城站()龙湾站()草河站()梨树沟站图 爱河流域水沙关系相关性.影响因素分析()气候变化 流域水沙输移受降水等气候因素的影响较大石城、梨树沟、草河站降水量与径流量之间的相关系数依次为.、.、.表明爱河流域径流量受以上 个站点的降水量影响较大 龙湾站降水量与径流量之间的相关系数为.表明爱河流域径流量受该站点降水量的影响较低 另外爱河流域石城、梨树沟、龙湾、草河水文站年降水量变幅较大表明研究时段内爱河流域存在极端降水特别是夏季温升较快流域径流量受冰川融水、极端降水补给明显增大进而导致超渗产流侵蚀沟道和坡面的程度也不断增强相应的泥沙通量随之增加 石城站、梨树沟站的年输沙量与径流量之间存在显著相关性再次说明这 个站点水沙同源水沙输移变化受降水的影响显著而龙湾、草河站年输沙量与径流量之间的相关性较弱说明其水沙变化受降水影响较低这是因为龙湾补给水源以地下水潜流为主而草河站是爱河主要支流控制站龙湾和草河来水来沙异源()人类活动 有研究表明径流输沙和径流受水土保持、水利工程建设和农田灌溉等人类活动的影响显著并逐渐占据主导地位 爱河流域石城、梨树沟、龙湾、草河水文站累积输沙量径流量表现出线性分布特征但都存在一定的转折说明径流和输沙既受降水等自然因素影响还与人类活动有关 近年来爱河流域内工矿开发、地下水超采、荒地开垦和引水灌溉等活动导致林草植被不断退化土壤侵蚀问题日趋突出流域产汇流发生明显改变 人类活动强度也随着流域经济的发展不断加大加之爱河发源地土质疏松土壤基质强烈风化裸露土质侵蚀严重在降雨径流作用下泥沙流入河道 流域累积输沙量径流量突变主要与爱河流域水库建设有关水库的调水调沙功能使得流域径流呈现一定的均匀化使得石城站、梨树沟站、龙湾站、草河站输沙量均有所减少 另外爱河流域相继实施了退耕还林草、营造天然防护林、封育治理等生态修复工程逐渐恢复改善了流域植被盖度及生态环境水土流失得到有效控制在一定程度上降低了流域输沙量 而 年石城站、毛生河、草河输沙量明显上升这主要与人为开垦导致的荒漠化以及库水位上涨引起的下游河道冲刷等有关从而增大了河流泥沙量 结论()年爱河流域年际年内输沙量与径流量存在较大差异除龙湾站外其它站点的年输沙量和年径流量 值均小于 达到弱变异水平石城站、梨树沟站年输沙量与径流量之间的相关系数为.和.这 个站点水沙同源水沙关系均呈极显著相关龙湾站和草河站年输沙量与径流量之间的相关系数为.、.这 个站点来水来沙异源水沙关系较弱()爱河流域水沙输移变化受人类活动和降水的影响显著水利工程建设会减少流域输沙量水土保持、退耕还林等措施也会在一定程度上改变输沙量和径流量参考文献郑海伟.小凌河流域大四家子河水沙特性及其影响因素分析.水土保持应用技术():.刘行健.小凌河流域近 水沙演变特性分析.水土保持应用技术():.侯铁铮.浑河流域生态足迹动态预测模型研究与应用.黑龙江水利科技():.收稿日期:作者简介:林磊()男本科高级工程师主要研究方向:水文水资源、水文预报工程测量等(责任编辑 郑娟 责任校对 赵旭珍)水土保持应用技术 年第 期