陕西榆林地区无定河流域淤地坝遥感解译

淤地坝是黄土高原水土流失防治的主要措施之一,明确淤地坝的分布、规模等重要参数信息对流域水土保持研究具有重要意义。利用遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS）技术,结合陕北地区无定河流域高分二号卫星影像、野外踏勘及资料收集到的研究区淤地坝情况,对其进行预处理获取矢量数据,通过对比分析,得到淤地坝解译标志。针对榆林地区无定河流域淤地坝进行遥感解译,利用遥感及GIS软件实现淤地坝数目、淤地坝位置、水面面积、控制面积等主要信息的提取,获取淤地坝在定边、靖边、米脂、绥德、横山、榆阳、子洲和清涧8个县（区）分布状况。结果显示：研究区共解译出疑似淤地坝图斑1257个,其中榆阳区60个,横山区85个,定边县65个,靖边县19个,米脂县470个,子州县99个,绥德县316个,清涧县143个。由此发现,淤地坝主要分布于无定河下游区域的绥德、米脂、子洲和清涧4县的沟道内,且沟道内多存在耕地或水域。将淤地坝分布情况与地形、年均降雨量、农业种植面积和地质灾害等进行比较分析,显示其分布状况与这些因素相关联,表现为沟壑纵横的区域淤地坝较多,农业种植面积较少的区域淤地坝较多,年均降雨量和耕种面积比值较大区域淤地坝较多。由此,总结其分布规律,为未来淤地坝的维护和修建提供重要支持。     

无定河流域侵蚀产沙过程对水土保持措施的响应

以黄河中游多沙粗沙区代表性支流无定河为例,研究了降水量变化的背景下水土保持措施对无定河流域侵蚀产沙的影响。从总体上看,年输沙量和年径流量都表现出随时间而减小的趋势,梯田、造林、种草和淤地坝拦沙造地4项水土保持措施面积随时间增大的趋势极其显著。全流域面平均年降水量和汛期 (6~9月) 降水量则略有减少的趋势,但其减少趋势的显著性远低于水土保持措施随时间变化的显著性。产沙模数与梯田、坝地、造林和种草面积的关系,均表现出明显的负相关。对基准期 (1956~1969年) 和措施期 (1970~1996) 进行了比较,结果表明,实施水土保持措施以后,产沙模数、径流系数和汛期径流能够被降水所解释的百分比,分别由69%、80%和77%,下降为26%、31%和54%。说明在后一时期中,水土保持措施起了很大作用,因而降水变化对于产沙模数、径流系数、汛期径流量变化的贡献率大大减小了。以1956~1996年间41年的资料为基础,建立了全沙产沙模数与径流系数、汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量、梯田林草面积和坝地面积之间的多元回归方程,该方程表明,全沙产沙模数随汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量的增大而增大,随梯田林草面积和坝地面积的增大而减小, 随径流系数的增大而增大。为了区分人为因素与气候变化对侵蚀产沙变化的影响,采用对数据进行标准化处理之后再进行多元回归分析的方法,来确定相对贡献率。结果表明,降水变化和水土保持措施变化对无定河全沙产沙模数变化的贡献率大致相等,前者占50.3%,后者占49.7%。文中还建立了粗泥沙产沙模数与上述影响因子之间的多元回归方程。     

无定河流域水量平衡变化的模拟

利用黄土高原无定河流域1982~1991年的水文气象、土地利用、土壤质地、数字高程和NOAA-AVHRR遥感信息,建立基于土壤-植被-大气传输机理的分布式生态水文模型,模拟流域水量平衡的时空分布。研究结果发现,该流域的年平均植被指数(NDVI) 的年际变化不明显,但NDVI最大值的年际变化显著。该流域年累计NDVI与降水年总量关系不明显,说明该流域植被的生长并不完全受控于降水总量。模拟的实际蒸散量用无定河及其岔巴沟子流域实测降水与实测径流的差值进行验证,误差小于5%。整个流域模拟时段的平均降水量为372±53 mm yr-1,实际蒸散量为334±33 mm yr-1,其中蒸腾为130±21 mm yr-1,有明显的年际波动。地表径流的年际变化相对较小。蒸散发的季节变化特征与降雨基本一致,即7、8、9月雨季高,其他月份低。降水量和实际蒸散量呈现显著的空间分异性,表现出由东南(高NDVI) 向西北(低NDVI) 递减的梯度差异。地表径流的空间分异亦沿东南-西北梯度变化,但高值分散在中部。以岔巴沟子流域1991年的地表覆被度为基准,发现在全流域都覆盖上某一种植被的情况下,蒸腾和土壤蒸发的变化非常明显,地表径流和实际总蒸散的变化并不显著。只有在全流域都变成荒漠情景下,实际总蒸散才显示出较明显变化(17%),表明在西北干旱半干旱区,土地利     

无定河流域地下水更新时间估算

地下水更新时间是衡量水循环速度的重要指标,是水资源开发利用重要的水文参数.文中考虑1972年以后黄河出现的断流问题.探讨其支流地下水更新时间的估算方法.基于无定河流域10个水文站的日径流观测资料,分汛期、非汛期与全年3个不同时期研究流域的基流消退过程以及地下水的更新时间.研究结果表明:1)无定河流域汛期退水常数变化在0.72～0.89之间,非汛期退水常数变化在0.88～0.96之间,汛期基流消退速度快于非汛期;2)对于无定河流域三个不同的土地类型区而言,无论汛期、非汛期还是全系列,黄土区的基流消退最快,河源区次之,风沙区最为缓慢;3)从地下水更新时间看,11个水文站控制的水文区地下水半更新时间变化在1.8～45.5天之间,地下水全更新时间在34～105天之间,表现出明显的时空分异性.按年平均状态,无定河上游、中游和下游地下水的全更新时间分别为101天、88天和84天,表现出从上游到下游减小的趋势.     

无定河流域黄土区的侵蚀速率

本文根据对无定河阶地高差沿程分布的二次相关分析和对黄土沟壑的隔时遥感测量,表明干流自Q_2~2以来平均下切速率为0.37Cm/yr;Q_4~3以来的下切速率为53Cm/yr。黄土沟壑的平均溯源侵蚀速率为1.5m/yr;流域面上的下蚀速率为0.17-2Cm/yr。     

无定河流域不同地貌区水沙过程对比

为了查明人为影响程度较低时期无定河流域内不同地貌区的水沙过程及其变化规律,选取1970年以前一段时期该流域内风沙区和黄土丘陵沟壑区河流的有关水文站的水文泥沙实测数据进行对比分析。结果表明,风沙区河流的流量变率较黄土丘陵沟壑区的小;风沙区河流的含沙量远小于黄土丘陵沟壑区河流的含沙量。黄土丘陵沟壑区河流具有极高的输沙率,而风沙区河流的输沙率微不足道。风沙区和黄土丘陵沟壑区河流的产流模数基本相近,但产沙模数非常悬殊,前者的产沙模数很小,为118.58~725.38t /km² · a,而后者的达到1879.36~25112.15t /km² · a。显然,无定河流域黄土丘陵沟壑区的河流是侵蚀产沙的主要来源区,因而是水土保持工作的重点区域。     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

黄土高原坡耕地退耕还草的水沙变化特征

根据野外观测资料 ,比较不同农耕地的产流产沙与草地 ,分析了退耕还草后减流减沙效应随降雨特征、坡度以及时间变化的特征。结果表明 ,退耕还草减流减沙主要是在大雨量时 ,尤其是减流效应 ,在小雨量降雨时很弱 ,甚至不减流。退耕还草减流减沙效应随坡度的增加而增大 ,且减沙效应增长速度大于减流效应 ,退耕还草应尽快退掉 2 5°以上的坡耕地。退耕还草减流减沙在多雨和暴雨多年份以及在暴雨多的季节效应强 ,主要削减的是大暴雨、高含沙的地表径流。在任何情况下 ,退耕还草的减沙效应都明显大于减流效应。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化原因分析

本文通过黄河中游多沙粗沙区２１条面积逾１０００ｋｍ＾２的独流入黄支流的实测资料,分别建立了精度较高的降水,径流,输沙统计模型,并对水沙变化数量进行了计算分析,揭示了气候波动和人为原因对水沙变化影响的相对权重。     

无定河流域的人工沉积汇及其 对泥沙输移比的影响

依据1956~1996年的资料,计算出了无定河流域历年的人工沉积汇、侵蚀量、泥沙输移比,进行了时间序列分析,并运用回归分析方法,建立了统计关系,揭示了无定河流域人工沉积汇对泥沙输移比的影响。研究表明,无定河流域侵蚀量和产沙量有明显的减小趋势;人工沉积汇先是增大,达到峰值后再减小;泥沙输移比先减小而后增大。这说明,无定河泥沙输移比的时间变化趋势,主要受人工沉积汇的控制。建立的多元回归方程表明,坝地面积增大对流域泥沙输移比减小的贡献最大;地表径流系数减小对流域泥沙输移比减小的贡献居第二位;在3个降水因子中,最大30日降水的贡献最大,汛期降水次之,最大1日降水再次之。在坡面措施和沟道措施中,沟道措施对流域泥沙输移比减小的影响要大于坡面措施。     

海河流域产沙模数尺度效应的空间分异

基于流域完整性、地形的相似性,将整个海河流域分为9 个分区,分析了各分区产沙模数的尺度效应。结果表明,在双对数坐标系上,产沙模数与流域面积的关系呈现出3 种类型：① 线性负相关,即产沙模数随流域面积的增大而减小;② 无显著相关,即产沙模数随流域面积的增大基本保持不变;③ 线性正相关,即产沙模数随流域面积的增大而增大。从地形、分区的位置以及土地利用状况方面对所有分区产沙模数的尺度效应进行分析,并对1000 km²标准面积下产沙模数进行校正。基于校正后的数据,利用ArcGIS 的Kriging 空间插值法,绘制了校正后的产沙模数图。校正结果显示,流域侵蚀模数的空间分布总体表现为自西向东逐渐减小的趋势,这与流域地形的总体变化趋势是一致的。流域西部以山地为主,因而侵蚀强度大,产沙模数高;东部以平原为主,是泥沙的淤积区域,因而产沙模数低。最后,对图中产沙模数的高值区域,从气候、植被和侵蚀作用力3 个方面进行了成因分析。     

长江上游输沙尺度效应研究

利用长江上游DEM、降雨、土地利用、土壤类型数据库,计算出通用土壤流失方程中代表影响侵蚀产沙的各因子,建立这些因子以及流域面积与长江上游268个水文站以上流域输沙模数回归关系,探讨上游侵蚀输沙的尺度效应。结果显示长江上游输沙模数与流域面积之间呈负幂函数单元回归关系,而且这一关系主要产生于降雨侵蚀力因子和土壤可蚀性因子随流域面积的变化。长江上游输沙模数随流域面积增大而降低主要发生在大约1×10⁴~1.58×10⁵km²之间。在考虑了影响侵蚀产沙因子对输沙模数的作用后,输沙模数与流域面积之间呈正幂函数相关,反映出上游输沙近源沉积的特征。分析还发现长江上游各主要支流输沙模数变化与流域尺度大小的关系和原因有明显不同。     

长江中上游土壤自然侵蚀量及其估算方法

首先阐述了土壤侵蚀可分为自然侵蚀和人为加速侵蚀,自然侵蚀是自地球形成以来就普遍存在的一种自然现象;继而从夷平面、河流阶地、沉积盆地等侵蚀和堆积地貌形迹论述了第四纪以来长江中上游土壤自然侵蚀存在的佐证事实;在此基础上,依据侵蚀沉积相关原理,利用沉积物的厚度、面积和沉积时段分别计算了洞庭湖流域、鄱阳湖流域和古云梦泽流域全新世以来的自然侵蚀量,它们分别为264.2t/km² · a、 312.5t/km² · a和297.0t/km² · a;同时,本文还辅以川西和三峡地区的对比实验小区资料,现代自然侵蚀量分别为342.0t/km² · a、 75~270t/km² · a佐证历史自然侵蚀量。长江上中游区域的自然侵蚀量介于264.0t/km² · a ~342.0t/km² · a之间。流域平均自然侵蚀量是现代侵蚀量的50%~60%之间;本研究成果有助于对长江中上游现代土壤侵蚀的属性、演变过程有一个科学的认识;同时可为生态保护、环境友好建设目标提供背景参照物。     

土地覆被对黄河中游流域泥沙产生的影响

本在黄河中游地区选择了近60个水测站流域，流域面积从500～2500km^2，分别代表6种不同自然地理类型。运用遥感方法和专题地图，结合野外实地调查，在流域泥沙及植被、地面物质等数据采集的基础上，利用数理统计方法，建立了流域产沙量与植被、地面物质之间的定量关系。结果表明，植被和地面物质对流域产沙量有着十分重要的影响。流域产沙量与植被之间呈现相当好的非线性负相关关系，而与地面物质呈明显的线性正相关关系。流域产沙量随植被变化存在着二个临界值，一是当流域植被覆盖度等于30％时，另一是当植被覆盖度等于70％时。这一现象以往只是在试验小区或试验流域见到，而本的研究表明，类似的现象在天然河流流域也存在。多元回归表明，在影响流域产沙量诸因素中，植被的影响是最重要的，其次是地面物质。     

长江上游社会经济因子对侵蚀产沙的影响

In recent years,the role of human activities in changing sediment yield has become more apparent for the construction of hydraulic engineering and water conservation projec-tions in the Upper Yangtze River,but it has not been evaluated at the macro scale.Taking Sichuan Province and Chongqing City as an example,this paper studies the relationship between socio-economic factors and sediment yield in the Upper Yangtze River based on section data in 1989 and 2007.The results show that sediment yield is significantly correlated with population density and cultivated area,in which the former appears to be more closely related to sediment yield.Moreover,in the relation of sediment yield vs.population density,a critical value of population density exists,below which the sediment yield increases with the increase of population density and over which the sediment yield increases with the decrease of population density.The phenomenon essentially reflects the influence of natural factors,such as topography,precipitation and soil property,and some human activities on sediment yield.The region with a higher population density than critical value is located in the east of the study area and is characterized by plains,hills and low mountains,whereas the opposite is located in the west and characterized by middle and high mountains.In the eastern region,more people live on the lands with a low slope where regional soil erosion is slight;therefore,sediment yield is negatively related with population density.In contrast,in the western region,the population tends to aggregate in the areas with abundant soil and water resources which usually lead to a higher intensity of natural erosion,and in turn,high-intensity agricultural practices in these areas may further strengthen local soil erosion.It is also found that popu-lation tends to move from the areas with bad environment and high sediment yield to the areas with more comfortable environment and less sediment yield.The natural factors have greater influence on sediment yield of western region than that of eastern region.Generally,the natural factors play a dominant role on sediment yield in the Upper Yangtze River.     

无定河下游全新世古洪水研究

对无定河流域野外考察,在其下游苏家圪坨(SJGT)地点发现夹有古洪水滞流沉积物(SWD)的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm,具有平行微薄层理特征,且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征,以粗粉沙为主,分选良好,磁化率和烧失量较小,说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光(OSL)测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900～1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证,在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1,实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1,误差为3.09%,说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列,对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。