变化环境下陕北黄土高原区径流演变机理研究

Water condition is the key factor restricting the development of the region. However, the changes of regional environmental affect its hydrological processes in varying degrees, also led to changes in the regional distribution of water resources in time and space. Owing to the special geographical location and underlying surface conditions, the hydrological response to climate change and increasing human activities in Loess plateau area of Northern Shaanxi Province undoubtedly has its particularity. In the study, analysis on the long sequence of hydrological and meteorological data and human activities information in the typical basin of Loess Plateau area will be done to reveal the temporal and spatial characteristics of the hydro-meteorological elements and their relationships under the different time scale. And combined with statistical analysis methods, time variant gain model and the hydrothermal balance equation based on Budyko assumptions which have variable parameters with physical significance are adopt to uncover the major effective elements and calculate influences degree of climate change and human activities on runoff change quantitatively. Thereby further reveal the Response Mechanism of the hydrological processes in the region to environmental changes and the mechanism changes of runoff yield under the background of influence of human activity, to help understand the evolution characteristics of hydrology and water resources in the Loess Plateau basin under varying environmental. The results are important for soil erosion prevention, ecological environment improving and are useful for guiding water resources planning and management in the Loess Plateau area.

水资源状况是制约区域发展的关键因素之一，而环境变化不同程度地影响着其水文过程，并导致区域水资源时空分布发生变化。在气候变化和人类活动不断加剧的背景下，陕北黄土高原区由于特殊的地理位置和下垫面条件，其水文循环及响应无疑具有复杂性和特殊性。本课题采用陕北高原区及其典型流域长序列水文气象和人类活动数据资料，开展不同时间尺度下水文气象要素的时空变化特性及其相互关系研究，将统计分析方法、时变增益模型和基于Budyko假设的流域水热平衡方程相结合，厘清气候变化和人类活动对陕北黄土高原区径流变化分项贡献；探明气候变化和人类活动扰动下陕北黄土高原区产汇流规律变化机理，揭示该区域水文过程对环境变化的响应机制。该研究有助于科学刻画变化环境下黄土高原区水文水资源动态演变特征，对黄土高原水土流失的防治和生态环境规划治理具有重要意义。

水资源状况是制约区域发展的关键因素之一，而环境变化不同程度地影响着其水文过程，并导致区域水资源时空分布发生变化。在气候变化和人类活动不断加剧的背景下，陕北黄土高原区由于特殊的地理位置和下垫面条件，其水文循环及响应无疑具有复杂性和特殊性。. 本项目以黄河中游陕北黄土高原区孤山川、秃尾河、佳芦河及大理河等流域为重点研究对象，基于1957-2010年长序列水文气象和人类活动数据及各阶段土地利用遥感资料，采用统计分析检验法、分布式水文模型RRI、非线性水文模型MTVGM及基于Budyko假设的流域水热平衡方程等多种方法，系统全面地研究了不同时间尺度下水文、气象要素的时空变化特性及其相互关系，获得了不同时间尺度下研究区径流量变化的主要驱动因子及其分项贡献及人类活动扰动下的产汇流规律，揭示了该区域水文过程对环境变化的响应机制和规律。. 研究表明：各年径流、年最大洪峰序列及最大次洪量时间序列下降趋势显著，但年降水量、年蒸发量总体无明显变化。年径流序列普遍存在突变点，但各站点突变年份有所不同，主要集中在上世纪七十年代初（如1970年）和七十年代末（如1978年），且水利工程、淤地坝建设，退耕还林还草等人类活动为其年径流变化主要驱动因素，贡献率介于74%~86%。径流年内分配的变化以气候变化贡献为主导。各流域产汇流规律也存在各自的突变点，不同量级洪水对人类活动的响应程度和特点有所差异，总体上下垫面变化对洪水过程变化影响显著，洪峰和次洪量衰减率随洪水量级的减小而增大，且洪峰比次洪量衰减率大，对大中水主要为削峰作用，对偏小型洪水主要为坦化作用。研究深化了对复杂变化环境下陕北黄土高原区水循环机理的认知，成果可为该区域水资源规划和管理提供科学参考。同时基于水文学方法分析获得的榆林不同分区的产汇流经验参数，为无资料地区水文分析计算提供了基础，具有一定的应用价值和意义。