黄河头道拐水沙变化多元驱动因子贡献率分析-水科学进展.PDF

第２６卷 第６期 水 科 学 进 展 Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．６ ２０１５年１１月　 　 ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＷＡＴＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｎｏｖ．，２０１５ ＤＯＩ： １０１４０４２／ ｊｃｎｋｉ３２１３０９２０１５０６００２ 黄河头道拐水沙变化多元驱动因子贡献率分析 １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ 冉大川 ， 姚文艺 ， 申震洲 ， 倪用鑫 ， 董飞飞 （１． 黄河水利委员会黄河水利科学研究院， 河南 郑州　 ４５０００３； ２ 水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室， 河南 郑州　 ４５０００３） 摘要： 根据 １９５０—２０１０年水沙实测资料， 采用统计分析方法， 通过构建非线性响应模型， 辨识了水沙变化主导驱 动因子， 定量评估了多因子对黄河上游头道拐水沙变化的贡献率。 结果表明： 头道拐 １９５０—２０１０年多年平均径流 ３ 量减少速率为２２３亿ｍ ／ ａ， 多年平均输沙量减少速率为００２７亿ｔ／ ａ， １９８７—２０１０年径流泥沙减少趋势更为明显， 同期输沙量减幅明显大于径流量减幅； １９６９—２０１０年气候因子和下垫面因子对头道拐站年径流模数和年输沙模数 变化的贡献率均约为２ ∶ ８， 下垫面因子明显占主导地位， 其中宁蒙灌区年引水量对年径流模数变化的贡献率最大， 达到４２％， 龙羊峡和刘家峡等水库运用对年输沙模数变化的贡献率最大， 达到３４％。 预计今后兰州以上径流变化 和兰州至头道拐区间主要支流来沙变化两大自然因素将是头道拐水沙变化的主导因子； 灌区引水和支流水土保持 综合治理减沙对头道拐水沙变化的贡献率将居主导地位。 关键词： 非线性响应模型； 驱动因子； 贡献率； 水沙变化； 黄河上游 中图分类号： Ｐ３４３１　 　 　 文献标志码： Ａ　 　 　 文章编号： １００１⁃６７９１（２０１５）０６⁃０７６９⁃１０ 河道水沙是河流系统物质和能量的载体。 河流出口站水沙变化不仅受降水、 下垫面和人类活动等河道系 统外界因素的影响， 还受到河床演变等河道系统内在因素的影响， 如何定量分析各要素对河流水沙变化的贡 ［１］ 献率， 是当前国内外河流水沙变化研究关注的焦点。 如 Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ等 分析了美国莫哈韦沙漠小流域修建水 库、 铁路等人类活动对水沙变化的影响， 认为受人类活动的干扰， 径流量与泥沙输移量变化的关系并不密 ［２］ ２ 切； Ｊｏｒｇｅ等 通过对巴西东南部面积为１２４万ｋｍ 的皮拉西卡巴流域降水量和径流量的分析， 发现人类大 规模取水是造成径流量减少和水文地质参数变化的原因。 但国外相关研究缺乏降雨、 植被和人类活动等多元 ［３⁃４］ 驱动因子对大尺度流域水沙变化贡献率的分析实例 。 黄河河源至内蒙古自治区托克托县的头道拐为黄河上游， 是黄河流域径流的主要来源区。 国内以往有关 ［５］ 黄河上游尤其是宁蒙河段的水沙变化研究较多。 如Ｘｕ 分析了自１９６０年以来黄河兰州至头道拐区间水沙变 ［６］ 化成因， 评价了水库运用、 灌溉和水土保持对水沙变化的作用； Ｙａｏ 和Ｘｕ 阐明了人类活动、 气候变化对