2009—2019年黄河宁夏段干流水沙动态变化特征.pdf
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1、宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023,64(03):42-47基金项目:宁夏自然科学基金项目(2020AAC03304)、国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目(U20A20114)、国家自然科学基金项目(41401319)。作者简介:赵营(1979),男,河南项城人,博士,副研究员,主要从事黄河泥沙养分高效利用研究。收稿日期:2022-03-04修回日期:2022-03-2820092019 年黄河宁夏段干流水沙动态变化特征赵 营,刘晓彤,罗健航,柯 英,张学军宁夏农林科学院农业资源与环境研究所,宁夏 银川75000
2、2摘要:为了探究黄河宁夏段干流水沙的年/月动态变化特征,为区域水沙资源合理利用提供数据支撑,利用20092019 年 黄河泥沙公报(宁夏石嘴山水文站)和 宁夏水资源公报 数据,研究了干流水沙的年/月动态变化规律,分析了径流量、输沙量、降水量的相互关系。结果表明,11 年间黄河宁夏段年径流量和年输沙量分别增加了 139%和 86%,但年均泥沙含量降低了 22%,年径流量和年输沙量峰值分别出现在 2019 年和 2018 年;月径流量和月输沙量分别集中在 510 月(57.0%73.9%)和 710 月(51.5%83.5%),但水沙量峰值并不完全同步;年径流量与年输沙量、年输沙量与年均含沙量、月
3、径流量与月输沙量,月均降水量与月均径流量、月均输沙量均呈极显著正相关;黄河宁夏段输沙量与径流量密切相关,从而影响泥沙含量;区域降水是影响水沙量的重要因素,且强降水对来年水沙量有明显的延迟效应。关键词:黄河宁夏段;径流量;输沙量;泥沙含量;降水量中图分类号:P332文献标识码:A文章编号:1002-204X(2023)03-0042-06doi:10.3969/j.issn.1002-204x.2023.03.010Fluctuation Characteristics of Runoff and Sedimentin the Trunk River in Ningxia Section of
4、Yellow River from 2009 to 2019Zhao Ying,Liu Xiaotong,Luo Jianhang,Ke Ying,Zhang Xuejun(Institute of Agricultural Resources and Environment,Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan,Ningxia 750002)Abstract In order to figure out the dynamic characteristics of runoff and sediment i
5、n yearly/monthly fluctuationin the Ningxia section of Yellow River,and provide data propose for suitable utilization of water and sedimentresources in the region.The dynamics of runoff and sediment in yearly/monthly fluctuation were studied basedon the data from Yellow River sediment bulletin(Shi Zu
6、ishan hydrological station in Ningxia)and Ningxia waterresources bulletin,and analyzed the correlations between runoff,sediment load,and precipitation.The yearlyrunoff and sediment load were increased by 139%and 86%in the past 11 years in the Ningxia section ofYellow River,respectively;however,the y
7、early sediment content was decreased by 22%,the peak values ofrunoff and sediment load was in 2019 and 2018,respectively.Monthly runoff and sediment load were mainlyconcentrated ranged from May to October(account for 57.0%73.9%)and July to October(account for 51.5%83.5%),respectively;but the peak of
8、 runoff and sediment was not exactly synchronized.There were extremelysignificant positive correlations between yearly runoff and sediment load,yearly sediment load and sedimentcontent,monthly runoff and sediment load,monthly precipitation and runoff and sediment load.The sedimentload is significant
9、 correlation to runoff in the Ningxia section of Yellow River,and then that influence onsediment content.Regional precipitation is the important factor for runoff and sediment,and it has significantdelayed effect by heavy precipitation for runoff and sediment in the next year.Key words Ningxia secti
10、on of Yellow River;Runoff;Sediment load;Sediment content;Precipitation 农业资源与环境 4264 卷 03 期图 120092019 年黄河宁夏段年均降水量图 220092019 年黄河宁夏段多年月均降水量黄河是中华民族的母亲河,也是一条驰名中外的多泥沙河流1,其入海年输沙量的多年平均值达 10108t,占我国大陆境内入海河流输沙量的 46%2。黄河泥沙不仅对流域水体的水质和河道流量有着重要影响3-4,对引黄灌溉农田土壤培肥和土壤理化性质的改善也有重要作用5-6。黄河泥沙主要来源于黄土高原第四纪沉积物,占全河沙量的 90%以
11、上7。2019 年我国将“加强生态环境保护,推动黄河流域高质量发展”确定为国家战略8。黄河上游宁夏段引黄灌区自古就有发达且完善的灌溉体系9,2019 年宁夏引(扬)黄河水量达 59.742 亿 m310。20 世纪 80 年代,宁夏引黄灌区小麦每年灌溉泥沙落淤量为 10.3 t/hm2,水稻每年灌溉泥沙落淤量高达 155.4 t/hm2,在长期灌水落淤和人为耕作施肥的交叠作用下逐渐形成一种典型土壤类型灌淤土11。但近年来,黄河干流水沙关系发生了较大变化,黄河泥沙减少与人类活动、降水变化密切相关12-15。宁夏全区水土流失面积由 3.98 万 km2减少到 1.61 万 km2,年入黄泥沙量也从
12、 1 亿多 t 减少到 2 000 多万 t16。黄河宁蒙河段的泥沙直接入黄及支流泥沙入黄,增加了黄河泥沙加入量17。随着国家林业和草原局新一轮退耕还林还草总体方案(发改西部 2014 1772 号)的实施,加快了黄土高原水土流失的治理进程,也进一步减少了黄河宁夏段的泥沙输入量。掌握黄河宁夏段干流水沙动态变化特征,不仅能表征该流域上游水土流失治理情况,而且对黄河宁夏段区域合理利用水沙资源和评价区域生态环境具有重要意义。因此,课题组利用 20092019 年黄河泥沙公报 和 宁夏水资源公报 数据,统计分析不同年度及各年度不同月份水沙的动态变化规律,分析黄河宁夏段水沙量、降水量的相互关系,为黄河宁
13、夏段干流水沙调控和资源高效利用提供理论支撑。1研究区概况及研究方法1.1研究区概况黄河流域宁夏段介于黄河上游下河沿至石嘴山水文站之间,黄河宁夏段全长 397 km,占黄河总长的7.3%,控制流域面积 30.91 万 km2。宁夏段引黄灌区地处西北内陆中温带干旱区,气候特点是雨雪稀少、气候干燥、日照充足、温差较大、热量丰富、无霜期较长、风大沙多等。20092019 年黄河宁夏段降水量在150265 mm,且降水年内分配不均,610 月多年平均降水量占全年降水总量的 77.6%。黄河宁夏段年均降水量及多年月均降水量如图 1、图 2 所示1.2研究方法1.2.1数据资料来源黄河宁夏段年、月均降水量数
14、据来源于 20092019 年宁夏水资源公报(宁夏回族自治区水利厅)。年/月径流量、年/月输沙量、年均含沙量来源于20092019 年 黄河泥沙公报(水利部黄河水利委员会)中宁夏段石嘴山水文站监测数据。1.2.2研究方法及统计分析利用 20092019 年 黄河泥沙公报 和 宁夏水资源公报 数据,统计分析不同年度及各年度不同月份水沙的动态变化,解析黄河宁夏段水沙变化动态和变化特征。拟合了年径流量与年输沙量、年均含沙量,月径流量与月输沙量,多年月均降水量与月均径流量、月均输沙量的相互关系。采用 Excel 2007 和 DPS 15.10 软件进行数据统计分析。2结果与分析2.1黄河宁夏段水沙年
15、动态变化由图 3图 5 可以看出,20092019 年黄河宁夏段年径流量、年输沙量和年均泥沙含量分别在179.0108428.2108m3、0.2391081.38108t、1.323.43 kg m-3之间波动,11 年间的年径流量增加139%,年输沙量增加 86%,年均泥沙含量降低 22%。年赵 营,等20092019 年黄河宁夏段干流水沙动态变化特征月份43赵 营,等20092019 年黄河宁夏段干流水沙动态变化特征图 320092019 年黄河宁夏段年径流量变化图 420092019 年黄河宁夏段年输沙量变化图 520092019 年黄河宁夏段年均泥沙含量变化图 620092019 年
16、黄河宁夏段月径流量变化径流量和年输沙量的动态变化趋势基本一致,峰值分别在 2019 年和 2018 年。水沙量变化大致分 3 个阶段:20092012 年整体呈增加趋势,20122016 年呈降低趋势,20162019 年呈整体增加趋势。2012、2018年黄河宁夏段降水量分别达 265 mm、244 mm,造成其年径流量和年输沙量较高,分别为356.9108m3、401.8108m3和 0.71108t、1.38108t;2012、2018年强降水对来年水沙量也有明显影响,尽管 2013、2019年的降水量分别仅为 150 mm、163 mm,但其当年径流量分别为 283.8108m3、42
17、8.2108m3,当年输沙量分别为 0.49108t、0.90108t,依然保持较高的水沙输送量。20092016 年黄河宁夏段年均泥沙含量总体呈降低趋势,从 2009 年的 2.69 kg/m3降低到 2016年的 1.32 kg/m3,20162019 年泥沙含量先增后减,2018 年高达 3.43 kg/m3,较 2016 年增加了近 1.6 倍,这与 2018 年较高的输沙量有关。因此,黄河宁夏段年径流量直接影响年输沙量,从而影响年均泥沙含量,且该区域当年强降水对来年水沙量有明显的延迟效应。2.2黄河宁夏段水沙月动态变化由图 6、图 7 可知,20092019 年黄河宁夏段月径流量、月
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