黄河径流和输沙格局演变及其驱动因素研究

黄河水文具有水少沙多、水沙异源，水沙关系不协调特点。自20世纪80年代特别是21世纪以来，黄河径流和输沙量急剧减少，水沙关系发生显著改变，引起社会各界的广泛关注。长期以来，对黄河径流和输沙研究多以某一河段为主，针对整个黄河流域的研究相对较少。本文通过对黄河唐乃亥站、兰州站、河口镇站等16个水文站近70年径流和输沙数据分析，通过传统数理统计方法，系统研究全河沿程径流、泥沙演变过程及其特点，揭示黄河径流和泥沙的新格局，全面剖析不同区间水沙变化驱动因素，以期为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学支撑。主要结论如下:1.解析了黄河近550年天然径流量演变规律，得出天然径流量在随机波动及阶段性变化中整体呈显著下降趋势，并存在突变现象。天然径流量于19世纪中后期出现最大值且变幅较大。长序列天然径流量有明显的丰平枯变化特征，且连续平水年和连续丰水年出现次数比连续枯水年多。2.揭示了黄河沿程各站点年内和年际径流量变化特征，可知上中下游段主要站年内径流量分布集中于6-10月且差异大，空间差异性显著。除唐乃亥和兰州两站外其余水文站年径流量下降趋势明显，下降幅度沿程增加，且各站点突变年份主要为1985年和1990年。沿程各站不同年代径流量表现为先增至花园口站达到最大值随后下降趋势。黄河沿程主要站点输沙量和含沙量年内变化具有明显趋势性，且突变前后差异较大。同时，各水文站点(除唐乃亥站)年输沙量和含沙量均显著减少，反之，年中值粒径值大多数水文站上升显著。上中下游各区间年含沙量同输沙量一致，整体呈上中游逐年减少，下游逐年增加趋势。各区间年输沙量和含沙量不同频率分布差距较大，且上中游区间突变后较突变前均下降，而下游则相反。3.分析了降雨因素和人类干扰对水沙变化的响应，利用双累积曲线法分析黄河上中下游代表站点降雨影响和人类干扰下对减水减沙的贡献率，得出人类活动和降水因素对其径流量减少贡献率分别为43%～97%和3%～57%，而其对减沙贡献率则分别为42%～91%和9%～58%。人为扰动对径流量和输沙量变化起到关键作用。