GIS支持下岷江上游水文特征定量分析

论文摘要

岷江在都江堰以上称为岷江上游,它是成都平原的水源地,也是长江的重要支流。受气候变化和人类活动的影响,岷江上游径流量自20世纪30年代以来呈明显减少趋势且水量季节分布极其不均;流域内部泥石流、滑坡等地质灾害频发,水土流失严重。本文对该流域水文特征的提取与分析不仅为水文过程模拟提供重要参数,而且是研究水土流失和合理开发利用水资源的基础依据。本研究首先以岷江上游90m分辨率的DEM数据为基础,利用GIS手段提取了分水岭、子流域、河网和水系等级等河流基本信息,计算了流域面积、河流长度以及河网密度等河流形态参数,并对流域内的干流和主要支流的河道纵剖面以及水系分维数进行了定量分析。其次,利用1955～2003年间松潘、都江堰气象站的降水资料和紫坪铺水文站的径流量数据对岷江上游水资源变化趋势、季节特征及其成因做了分析。最后,结合1982～1987年间岷江上游地区21个雨量站的降水资料和同时期8个水文站逐年径流量数据,对该流域及其主要子流域的径流系数与降水量随海拔降低的垂直递减率进行了计算。研究结果表明:⑴岷江上游流域1982～1987年平均径流系数为0.77,子流域中北面镇江关流域的径流系数为0.55,中部黑水河流域为0.73,南面姜射坝水文站以下流域为0.88,从北向南呈增加趋势。全流域的河网密度为0.172km/km2,上述三个子流域的值分别为0.177、0.173和0.171 km/km2。河网密度随径流系数增大而减小,两者相关系数达-0.98。⑵岷江上游干流从岷山南麓郎架岭至紫坪铺大坝总长344.2km,河道平均比降为9.7‰,自北向南分布的大姓沟、黑水河、杂谷脑河、渔子溪和寿溪五条支流的纵剖面凹曲度和比降呈依次增加趋势,且主河道剖面形态受构造运动影响显著。干流主河道纵剖面函数拟合结果和全流域水系分维数（1.61）阈值判定结果均显示该流域河流发育处于壮年早期阶段。⑶岷江上游1955～2003年平均径流量为143.4亿m3（紫坪铺站）,折合径流深度635.5mm,年际变差系数为0.11。其径流量变化受气候变化（降水量）和人类活动影响显著。流域内部降水量的整体趋势是从北、西、南三个方向向东面递减,且降水量随着海拔降低而减少。西面黑水河流域从海拔3000m（三打古站）—2400m（黑水站）—2150m（赤不苏站）的降水量分别为1238mm、739mm和463mm,其降水量平均递减率为90.9mm/100m;杂谷脑河流域内从海拔2700m（米亚罗站）至1337m（桑坪站）的降水量递减率为17.8mm/100m;沙坝至松潘站的岷江上游河谷的递减率为21.7mm/100m;流域南面的龙门山南坡为43.2mm/100m。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.1.1 岷江上游水资源与环境现状及问题
• 1.1.2 水文特征提取和分析的意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.3 主要内容
• 2 研究区概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 地质地貌
• 2.3 水文与气象
• 2.4 植被和土壤
• 3 资料与方法
• 3.1 数据资料
• 3.1.1 DEM（数字高程模型）数据
• 3.1.2 降水量和径流量数据
• 3.2 处理方法
• 3.2.1 分水岭提取与子流域划分
• 3.2.2 水系网络生成
• 3.2.3 流域与水系的形态参数
• 3.2.4 河流纵剖面的提取与河道比降计算
• 3.2.5 河流纵剖面的函数拟合
• 3.2.6 径流系数的计算
• 4 结果与分析
• 4.1 流域基本概况
• 4.2 河网的提取结果
• 4.3 河网密度与河流分级
• 4.4 河流纵剖面与流域发育阶段分析
• 4.4.1 纵剖面形态特征与河道比降变化
• 4.4.2 纵剖面函数拟合与流域发育阶段分析
• 4.5 降水与径流量分析
• 4.5.1 松潘、都江堰降水量与岷江上游径流量趋势
• 4.5.2 松潘、都江堰降水量与岷江上游径流量季节变化
• 4.5.3 岷江上游降水量插值结果
• 4.5.4 岷江上游径流系数分析
• 5 讨论
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生在校期间的科研成果