黄河上游梯级水电开发对水文过程和库岸植被的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 张曦泽 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 杨丽虎 ; 吴雷祥 |
| 关键词 | 黄河上游 水沙 水质 植被 梯级水库 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 资源与环境 |
| 英文摘要 | 梯级水库建设极大地改变了河流生态环境的结构和功能。梯级水库建设导致河流径流过程趋于均化、下游河道输沙量呈现减少趋势。同时梯级水库截留河道氮磷等物质，导致库区水体富营养化。此外，梯级水库建设还会扰动库区及其周边植被，影响植被生长状况。黄河上游作为典型生态区，其生态系统较为脆弱且相对不稳定，部分河段水电开发与生态保护的矛盾突出。梯级水电开发对河流水生态环境演化的影响是当前国内外关注的热点。目前，针对单库、双库、梯级水库对河道水沙、水质及库岸植被的影响研究不够深入，且对水文过程和植被综合影响的研究尚不完善。因此，研究单库、双库、梯级水库对河道水沙、水质及库岸植被的影响，评估梯级水电开发对水文过程和植被的综合影响对于梯级水库建设背景下的水文过程和植被具有重要意义。 本研究以黄河上游流域玛曲-小川段为研究对象，基于历史水沙、水质、植被遥感数据和野外采样数据，首先通过梯级水电开发时间、空间变化特征来分析水电开发历程。其次利用统计分析（趋势检验和持续性分析、多元回归残差）、SWAT模型、水化学分析等方法，阐明了单库、双库、梯级水库建设对水文过程和植被的影响，最后通过构建水文过程和植被综合评价体系来评估梯级水电开发对水文过程和植被的综合影响。得到的主要结论如下： （1）揭示了典型单库（刘家峡水库、龙羊峡水库）对水沙变化的影响。刘家峡水库建成后，多年平均径流量和输沙量分别减少6.3%和80.9%，拦沙作用显著。刘家峡库区较龙羊峡淤积更为严重，单库运行期水库淤积量为2.39亿吨，排沙比变化范围为1.39%~10.7%。通过比较无水库运行情景下的天然径流与所有建库实测值（2008-2019年）可知，洪峰削减量在2017年达到最大值65%。2018年7月，由于水库调沙的因素导致实测值与模拟值输沙量相差很大。模拟无水库运行情景下的天然径流与模拟龙羊峡水库情景下径流相比，2012年7月，模拟天然径流最大峰值比模拟龙羊峡水库径流量多1001m3/s，模拟龙羊峡水库情景导致年内径流量更加均匀化。 （2）揭示了典型双库（龙羊峡-刘家峡水库、龙羊峡水库-拉西瓦水库、李家峡-公伯峡水库、积石峡-刘家峡水库）对水沙、水质的影响，分析了典型双库库区（龙羊峡水库-李家峡水库）植被的变化特征。龙-刘水库建成后，径流年内分配更趋均匀化，建库后多年平均径流量在9月减少了56%，下游由冲刷变成微淤状态。模拟龙-拉水库对年内径流分配调控大于龙羊峡水库，在2018年洪峰变幅最大且都出现双峰，第一个峰期从1915.26m3/s（模拟龙羊峡水库）减少为1446.36m3/s（模拟龙-拉水库）。时间上，龙-拉水库段建库后COD略下降，氨氮略上升。空间上，龙-拉水库段水质沿程变好。龙羊峡水库植被情况的建设恢复期为1986-1999年，优化期为2000-2023年；李家峡水库建设期为1986-1995年，建设恢复期为1996-2001年，优化期为2002-2023年。龙-李双库缓冲区内植被受影响主要以弱反持续性为主，梯级水电开发对于库区植被有微弱的负面影响。 （3）分析了研究区水沙变化特征及其影响因素，阐明了河道库区水质、同位素和水化学时空变化特征，识别了水质主要影响因子。分析了黄河上游流域及梯级水库段河道缓冲区的NDVI及其趋势性和持续性变化特征。黄河上游流域内径流量突变多在1986年，输沙量突变多在1969、1986、2004年，径流量存在8a、16a、22a周期，输沙量存在4~8a、18~21a、27a周期。人类活动对水沙影响占据主导作用，人类活动中梯级水库对输沙量影响远大于对径流量的影响。氨氮、亚硝态氮是梯级水库段主要的污染因子。水稳定氢氧同位素结果表明，梯级水库段河水补给主要来自大气降水。梯级水库段河水水化学类型为HCO3-Ca。流域NDVI呈现波动上升趋势，变化类型为不显著增加。梯级水电开发对于缓冲区植被影响以反持续性为主，即呈现持续负面影响。 （4）选取水沙、水质、植被等指标，建立水文过程和植被评价体系，评估了梯级水电开发对水文过程和植被的综合影响。通过对权重进行计算，并结合打分标准，得到水文综合得分=76.38，河道基质=79.6，水质=78.1，库岸植被=79.94，水文过程和植被评价综合得分为78.29。河流基本快恢复到健康状态，近10年水文过程及植被恢复程度显著提升。建库前河流主要受自然因素影响，建库后在2000-2010年内，主要为差至中等；2010-2020年，区内的生态环境质量得到显著性改善。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 128 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208045]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张曦泽. 黄河上游梯级水电开发对水文过程和库岸植被的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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