潜山流域近50年降雨与径流、产沙响应变异规律毕业论文_林学毕业论文

潜山流域近50年降雨与径流、产沙响应变异规律毕业论文

2021-04-21更新

摘 要

当前的土壤侵蚀现象愈发严重,而我国在世界上受到的土壤侵蚀现象的严重程度也是较为靠前,常年深受土壤侵蚀的困扰,因此,对水土方面的保护迫在眉睫。本试验地潜山流域位于安徽省潜山县境内,潜山流域总面积为1639km2,其属于北亚热带季风性气候,降雨夏秋多,冬春少,雨水较为充沛,日照程度相对充足。本次的研究选用 1964 到 2008 年潜山流域的径流、泥沙数据,在不同时间尺度上研究了小流域径流、产沙之间的关系。对近50年的降雨量、径流量、产沙量三者进行分析,从而得出三者之前存在的相关关系。进而可以在一定程度上对整个潜山流域揭示其一般规律;从而找出缓解潜山地区水土保持问题的相关措施,然后根据这些研究总结出的规律。综合总结出:1)近50年来潜山流域年均降雨量最大的年份为 1981 年,降雨量为 2208.9mm,最小的年份为1976年,降雨量仅766.1mm,年降雨量前者约为后者的2.88倍左右。2)综合来说早年1983年径流较大,流域流量为1005.7mm,径流量最小的年份2013年,降雨量仅198.4mm,年径流量前者约为后者的5.07倍左右。3)通过径流系数、产沙系数反应径流和降雨、径流和产沙的相关性。4)Qsmax与Qmax相关关系、Smax与Sqmax相关关系、SPSS相关性分析的方式来分析降雨和径流,径流和输沙量之间的相关关系

关键字:降雨量;径流量;产沙量;相关系数;退耕还林

Variation of rainfall, runoff and sediment yield in the Qianshan River Basin in recent 50 years

ABSTRACT

Nowadays the current soil erosion phenomenon is increasingly serious, and it is phenomenon in China becomes more and more serious in the world, which the perennial deeply disturbed soil erosion. Due to soil erosion will not only cause the flood, and then increased soil erosion, and coming full circle, some lakes, rivers and other freshwater resources will be suffered, which will result in more water pollution. Therefore, The protection of water and soil is extremely urgent

In this experiment, the Qianshan catchment is located in the territory of Qianshan County of Anhui Province,which have 1 million 360 thousand acres of mountain forest. There are abundant rainfall, summer and autumn rainfall more, less winter and spring. In this study, the rainfall, runoff and sediment yield of the Qianshan River Basin were analyzed and compared in the past 50 years, and the correlation between the three before three was obtained. So as to make a whole and comprehensive hydrological research for the whole Qianshan River basin. From rainfall, runoff and sediment yield were studied respectively by establishing correlation curve, by 22 to establish contact, from the data of rainfall runoff, runoff sediment yield of the two groups in general, on this basis, this article also through the relevant department to establish rainfall runoff, runoff sediment yield curve, not only more show that the runoff is mainly affected by rainfall, and the sediment mainly affected by runoff, so as to establish the relationship between the rainfall runoff and sediment of the three, but also a detailed analysis of nearly 50 years of development in the process of runoff, sediment yield events, including: 1) in Qianshan in recent 50 years the annual average rainfall is about 1900mm, the largest rainfall for the year 1983, the rainfall was 2208.9mm, the minimum for the year 2009, the rainfall is only 1051.1mm, the annual rainfall is about 2.10 times of the latter. 2) as a whole, the runoff in the early years of 1983 was larger, the basin discharge was 1005.7mm, and the runoff year was minimum. In 2013, the rainfall was only 198.4mm, and the annual runoff was about 5.07 times as much as that of the latter. 3) the correlation of runoff coefficient, sediment yield coefficient, reaction runoff and rainfall, runoff and sediment yield. 4) the relationship between Qsmax and Qmax, Smax and Sqmax correlation, and SPSS correlation analysis, to the relationship between rainfall and runoff, runoff and sediment discharge.Finally, we make a general analysis among the rainfall、runoff and sediment yield, which remind and appeal of our forest plays an important role in water conservation, water conservation and other aspects, to prevent soil erosion is mainly by planting trees and grass, to prevent excessive reclamation, promote the “returning farmland to forest” also need to adhere to.

Key words: rainfall;runoff;Sediment yield

目 录

1.绪论 – 6 –

1.1研究目的及意义 – 6 –

1.2.国内外研究现状 – 6 –

1.2.1流域侵蚀过程研究进展 – 7 –

1.2.2流域侵蚀产流产沙过程 – 7 –

1.2.3径流与降雨相关关系研究 – 8 –

2.材料与方法 – 10 –

2.1 研究区概况 – 10 –

2.2.数据来源与方法 – 11 –

2.3研究方式 – 11 –

2.3.1降雨、径流、产沙量数据分析 – 11 –

2.3.2通过二者综合趋势及相关性分析 – 11 –

3.结果分析 – 12 –

3.1潜山流域降雨与径流总体特征 – 12 –

3.1.1降雨与径流近50年年平均特征 – 12 –

3.1.2降雨-径流10年为一周期总体走势分析 – 13 –

3.1.3 年降雨、年径流相关关系分析 – 13 –

3.1.4 不同年份间月降雨、月径流相关关系分析 – 14 –

3.1.5 降雨-径流系数变化趋势 – 15 –

3.2 潜山流域径流量与产沙量的相关性 – 16 –

3.2.1 产沙量年平均特征 – 16 –

3.2.2日降雨径流与含沙量的响应 – 16 –

3.2.4日径流最大流量与最大含沙量响应 – 18 –

3.3 降雨-径流-产沙三者的SPSS相关性分析 – 19 –

讨论和结论 – 21 –

致 谢 – 22 –

参考文献 – 23 –

1.绪论

1.1研究目的及意义

本次的研究是对潜山河流域做一个整体的,通过其降雨、径流及产沙量三大块的变化进行的研究。主要通过研究潜山流域降雨、径流和产沙三者间独立关系及相互关系,从而总结降雨时径流和产沙响应的规律。通过探究降雨的特征,径流的特征,产沙的响应,以及降雨-径流、径流产沙两两之间建立的关系,综合当年气象资料分析出土地的利用对潜山河流域径流量变化、土壤产沙、侵蚀的作用。本研究通过对安徽省潜山河流域内降雨与径流、产沙响应,揭示其一般规律;从而找出缓解潜山地区水土保持问题的相关措施,然后根据这些研究总结出的规律。与此同时还能为安徽省潜山流域以及其他流域经济社会发展和农村建设的决策提供更多的理论与实践依据。

1.2.国内外研究现状

国内外学者在近几百年以来对土壤侵蚀现象的研究中提出了许多种的侵蚀评价方法,其中不乏包括一些定性的判断[1、2]以及定量的计算[3]等。当前,国内外对流域水土流失的研究通常是采用模型模拟[4、5],多尺度监测[6、7]以及一些单因素模拟监测[8]的相关方法。然而,这些监测方法在一定程度上存在着多多少少的缺点[9]。在一定程度上,通过小尺度的监测并不能准确的描述出不同管理措施对流域水土流失存在什么样的影响。虽然是通过一些单因素研究,对溅蚀以及小雨对流域泥沙的迁移会产生部分影响,但在一定程度上环境的多样性也会使得其评估偏低或者偏高,比如说一些沟渠在对地表水的减少以及泥沙这些方面对水土流失的影响,这可以反应出其相互侵蚀过程的关系[10]。且通过地块来评估流域的迁移量,在一定程度上经常会比实际迁移量来的低[11]。在一些特定的流域特征和降水条件下进行[12],总的来说,模型评估是会存在这样的问题[13]。此外,由于大多数流域系统自然环境的变异程度较大,所以可以说将同一种模型应用于其他流域系统还是比较困难的[14]。要确定土地利用时变化和降雨这两者如何对流域的影响仍然需要较为准确和详细的数据来辅助计算[15]

1.2.1流域侵蚀过程研究进展

在当前,一些有关流域的研究主要有通过 “水文法”和“水保法”这两种方法。其中“水文法”在水土保持领域属于一种常见计算方法。它主要是以基准期时的降雨、径流包括其产沙测量数据,进而来建立降雨—径流的相关系数,即通过相关性分析的方法进行分析判断,与此同时再把措施期的降雨资料代入到模型之中,从而能够计算出下垫面的径流量和产沙量。由于该方法是通过已考察出的资料数据来计算,同时加上流域的复杂性,并且对于产流量、产沙量这些因素,有许多影响的方面,所以单纯通过公式计算出来的减水效应往往偏大一些。相比之下,水保法则是收集水土保持试验站的各项水保措施所观测到的资料,根据各项措施分别计算出结果后,再进行累加。虽然该方法在一定程度上考虑到了下垫面对其的影响,但该方法并不能很好的反应产流产沙过程之间的一定内在联系。

我国现下的对流域坡面侵蚀研究虽然比较迟,但是也在水土保持领域内取得了一些成果。比如蔡崇法等(2000) [16],他是通过LISLE模型以及IDRISI系统进行预测整个流域水土流失的程度,其最终显示为67%的土壤侵蚀程度都相对比较弱,不过,该流域主要的泥沙都来自于侵蚀剧烈的区域;傅伯杰等(2002)是通过变化土地对流域出口水土流失的影响进行研究,最终显示出:通过土壤侵蚀模型LISEM进行的校正,再通过模拟黄土丘陵沟壑区的土地利用方案[17],其结果表明:1975年流域由于洪峰导致的径流量、流速和土壤侵蚀量都是比较大;张信宝等(2006)采用了DEM法测量计算了河沟谷的盆腔体积,再推导出阶地的绝对年龄,最后估算了泥沙产沙的速率大概在0. 997左右,接近于1[18]

1.2.2流域侵蚀产流产沙过程

近些年来有一项指纹识别技术常被判断出泥沙来源。它是原理先分析出侵蚀源的指纹因子,从而确定泥沙与侵蚀源有何联系,进而能够深入判断出泥沙来源对流域产沙的贡献程度为多少。同时类似抱粉示踪法,也常被用作研究泥沙来源的一种很好方法。而随着技术的进步,类似草地以及旱地这二者也被发现对流域侵蚀泥沙的是有贡献,尽管是比较小 [19];而通过利用粒度进而计算黄土高原砒砂岩区域沉积泥沙来源也有记录,最终得出结论:砒砂岩区流域泥沙输出比例是接近于1的,并且像一些流域的输沙、沉积以及沟谷所产生的的泥沙也对侵蚀泥沙起到很大的推动作用[20]

1.2.3径流与降雨相关关系研究

径流的变化情况通过降雨来反映最为明显,而同时也通过径流来影响产沙,因此本文通过对这三者逐个分析,两两为对应关系分析,从而对降雨量、径流量以及产沙量三者推出相应关系。

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