半干旱风沙滩区河流基流自动分割方法对比及同位素检验

Baseflow is the main component of the runoff in dry season. It plays an important role in maintain the healthy of the river ecosystem. So far, there are a lot of baseflow seperation methods. The most frequently used methods are automated techniques and isotope method. However there are some problems in the researchs on baseflow seperation methods. The automated techniques are lack of physical meanings; the isotope method has physical meanings, but it is more difficult to be applied. The uncertainty of isotope methods are usually ignored. The baseflow seperation methods are mainly applied to mountain area. There are few application to plateau area. Therefore, in this project, the automated methods and isotope method will be combined. A river in seme-arid and semi-desert area is the research object. Recording to the results of isotopic method and its uncertainty analysis, the components of baseflow will be verified. The evaluation standards and index of the automated methods will be established, and the methods will be evaluated. The results of automated methods and isotope method will be integrated. The reseaches conclusion will enrich the baseflow seperation theory and application, deepen the researches on uncertainty of isotopic hydrological technique, and guide the application and selection of the baseflow seperation methods of no-montain area. The research has good theoretic and realistic values.

河川基流是是枯水径流的主要组成部分，对维持河川生态系统健康有着重要作用。确定基流的基流分割方法有很多，其中自动分割法使用简便、数据处理能力强，应用广泛。近年来直接区分径流各组分的同位素法应用逐渐增多。基流分割方法研究目前的问题有：自动分割方法不具物理意义；同位素法的应用难度大，对其不确定性认识不足；基流分割法在山区应用多，对平原区的适用性研究薄弱。因此课题拟同时采用基流同位素和自动分割方法，以平原中的半干旱风沙滩区河流为研究对象，对不同自动分割方法结果进行对比，以同位素法结果和其不确定性分布为依据，验证基流的径流成分组成，检验不同自动分割方法结果，建立自动分割法的评价指标和标准，实现对自动分割法的评价和优选，确定适合半干旱风沙滩地区的基流分割方法。研究成果能丰富基流分割的理论和实践，深化同位素水文技术的不确定性研究，可指导非山区河流基流自动分割方法的选择和应用，具有良好的理论和实践意义。

自动基流分割法使用简便、数据处理能力强，应用广泛。近年来直接区分径流各组分的同位素法应用逐渐增多。但是相应的问题包括自动分割方法不具物理意义；同位素法的应用难度大，对其不确定性认识不足；同时基流分割法在山区应用多，对平原区的适用性研究薄弱。因此本研究同时采用基流同位素和自动分割方法，以半干旱风沙滩区河流为研究对象，对不同自动分割方法结果进行对比，以同位素法结果和其不确定性分布为依据，验证基流的径流成分组成，检验不同自动分割方法结果，实现对自动分割法的评价和优选。验证了地下水是风沙草滩区径流的主要补给来源的论断，海流兔河年均基流指数可以高达0.95以上；在一场洪水过程中，土壤水对径流的贡献率约为27%；快速流持续时间约为5日。确定了数字滤波方法（RDF–E）更适合半干旱风沙滩地区的基流分割。在此基础上提出了一种结合降水数据的改进基流自动分割方法，将径流波动区分为由快速流引起和仅基流引起两种情况，提升了基流的分割精度。揭示了日降水量对快速流水量的阈值效应，日降水量<20mm时，土壤前期含水率为制约快速流的主要因素，日降水量>20mm时，降水量的大小则成为影响快速流的首要因素；前期土壤较干时，需要降水量超过约13mm，才会形成有效的地下水补给。通过计算发现渠道引水、地下水开采等人类活动对海流兔河径流和基流的影响近几十年来愈加明显。研究成果丰富了基流分割的理论和实践，深化了同位素水文技术的不确定性研究，可指导非山区河流基流自动分割方法的选择和应用，具有良好的理论和实践意义。