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青海省北川河径流量与水文地貌特征的关系分析

董晋鹏 赵霞 CHENDongsheng

董晋鹏, 赵霞, CHENDongsheng. 青海省北川河径流量与水文地貌特征的关系分析[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). doi: 10.12202/j.0476-0301.2022345
引用本文: 董晋鹏, 赵霞, CHENDongsheng. 青海省北川河径流量与水文地貌特征的关系分析[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). doi: 10.12202/j.0476-0301.2022345
DONG Jinpeng, ZHAO Xia, . Hydrogeomorphic characteristics and runoff relationships of Beichuan River basin in Qinghai Province[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science). doi: 10.12202/j.0476-0301.2022345
Citation: DONG Jinpeng, ZHAO Xia, . Hydrogeomorphic characteristics and runoff relationships of Beichuan River basin in Qinghai Province[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science). doi: 10.12202/j.0476-0301.2022345

青海省北川河径流量与水文地貌特征的关系分析

doi: 10.12202/j.0476-0301.2022345
基金项目: 国家第二次青藏高原综合考察资助项目(2019QZKK1006);青海省科技厅国际合作资助项目(HZ-2018-804).
详细信息
    通讯作者:

    赵霞(1975—),女,博士,副教授. 研究方向:资源环境与生态评估. E-mail:zhaoxia-qh@163.com

  • 中图分类号: TV121+.4

Hydrogeomorphic characteristics and runoff relationships of Beichuan River basin in Qinghai Province

  • 摘要: 以北川河流域5个水文站径流量观测资料为基础,利用30 m分辨率的DEM数据提取了与径流量相关的水文地貌特征因子,通过对多年平均径流量与水文地貌特征因子之间的相关分析,经过共线性诊断筛选水文地貌特征因子并建立线性回归方程,得出以下结论:北川河流域从上游到下游地形趋于平坦,水系发育程度更高,汇流能力更强.影响多年平均径流量主要的宏观地形因子贡献率分别是地形湿度指数(50.66%)和地表粗糙度(44.33%),主要的微观地形因子贡献率分别是剖面曲率(36.25%)、高程(27.26%)和坡向变率(24.31%),主要的水系形态指标贡献率分别是节点连接率(54.16%)和面积高程积分(32.95%).上述结果为深入理解北川河流域的水文地貌关系提供依据,为研究其他小流域的不同水文节点,特别是上下游的水文地貌特征以及径流量与水文地貌特征的关系分析提供思路参考.

     

  • 图  1  研究区概况

    图  2  主要地形因子空间分布

    a.坡度; b.地形起伏度; c.地形湿度指数; d.地表粗糙度; e.地表切割深度; f.高程变异系数.

    表  1  北川河流域水文站信息

    水文站地点东经E/(°)北纬N/(°)高程/m集水面积/km2
    牛场青海省大通县宝库乡牛场101.3537.253236784
    硖门青海省大通县新庄镇申哇村101.5737.0826651308
    黑林青海省大通县青林乡卧马村101.3837.082840279
    桥头青海省大通县桥头镇101.6836.9325082774
    朝阳青海省西宁市门源路38号101.7736.6523243365
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    表  2  各水文站集水区多年平均径流量

    水文站多年平均径流量W/(108 m3)
    牛场2.52
    硖门3.53
    黑林0.76
    桥头5.53
    朝阳3.98
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    表  3  各水文站集水区的宏观地形因子

    水文站平均地形起伏度RF/m平均地形湿度指数TWI平均地表粗糙度R平均地表切割深度D1/m平均高程变异系数VCE
    牛场30.445.691.08715.140.00261
    硖门32.685.631.09916.260.00296
    黑林31.325.651.09115.570.00285
    桥头29.575.751.08514.700.00283
    朝阳28.475.791.07914.170.00284
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    表  4  各水文站集水区的微观地形因子

    水文站平均高程H/m平均坡度S(°)平均平面曲率Cc平均剖面曲率Cp平均坡度变率SOS平均坡向变率SOA
    牛场377219.940.01290.01288.7836.55
    硖门360421.260.01260.01268.9335.25
    黑林352420.630.01310.01308.4634.85
    桥头334919.230.01130.01148.4437.48
    朝阳322118.510.01030.01038.3838.63
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    表  5  各水文站集水区的水系形态指标

    水文站流域面积
    A/km2
    流域河流总长度
    L/km
    沟壑密度D/
    (km·km-2)
    河流主河道
    比降G/‰
    干流长度
    Lm/km
    流域长度
    Ls/km
    流域形状
    系数Ke
    水面率
    Wp/%
    牛场784605.860.7727.2860.7446.470.360.70
    硖门13081002.880.7622.8897.5172.340.251.00
    黑林279212.070.7542.2339.7631.370.290.46
    桥头27742248.530.8120.22120.1090.760.340.73
    朝阳33652755.160.8117.02155.81117.500.250.73
    水文站节点连接率β水系连通度γ水系发育系数K分形维数FD形态因子α伸长比ER面积高程积分AEI圆度RO
    牛场2.00520.688.981.018813219.470.680.490.38
    硖门2.00300.679.281.019423808.330.570.510.29
    黑林2.01200.694.331.02492515.380.600.480.45
    桥头2.00260.6717.721.021185374.810.660.430.36
    朝阳2.00620.6716.681.020597412.440.560.450.29
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    表  6  多年平均径流量与宏观地形因子的相关性

     多年平均
    径流量W
    平均地形
    起伏度RFmean
    平均地形湿度
    指数TWImean
    平均地表粗
    糙度Rmean
    平均地表切割
    深度D1mean
    平均高程变异
    系数VCEmean
    多年平均径流量W1     
    平均地形起伏度RFmean−0.4391    
    平均地形湿度指数TWImean0.602−.976**1   
    平均地表粗糙度Rmean−0.3390.993**−0.944*1  
    平均地表切割深度D1mean−0.4331.000**−0.974**0.994**1 
    平均高程变异系数VCEmean0.1500.371−0.2280.4300.3751
    注:*在0.05水平(双侧)上相关性显著;**在0.01水平(双侧)上相关性显著.
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    表  7  多年平均径流量与微观地形因子的相关性

     多年平均
    径流量W
    平均高程Hmean平均坡度Smean平均平面
    曲率Ccmean
    平均剖面
    曲率CPmean
    平均坡度
    变率SOSmean
    平均坡向
    变率SOAmean
    多年平均径流量W1      
    平均高程Hmean−0.5091     
    平均坡度Smean−0.5210.7001    
    平均平面曲率Ccmean−0.7170.883*0.8491   
    平均剖面曲率Cpmean−0.6870.8770.8660.999**1  
    平均坡度变率SOSmean−0.1230.7900.7240.5830.5961 
    平均坡向变率SOAmean0.680−0.665−0.956*−0.909*−0.920*−0.5241
    注:*在0.05水平(双侧)上相关性显著;**在0.01水平(双侧)上相关性显著.
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    表  8  多年平均径流量与水系形态指标的相关性

     多年平均
    径流量W
    流域
    面积
    A
    河道
    总长度
    L
    沟壑
    密度
    D
    河流
    主河道
    比降G
    干流
    长度
    Lm
    流域
    长度
    LS
    流域形状
    系数
    Ke
    水面率
    Wp
    节点
    连接率
    β
    水系
    连通度
    γ
    水系发育
    系数
    K
    分形
    维数
    FD
    形态
    因子
    α
    伸长比
    ER
    面积
    高程
    积分AEI
    圆度
    RO
    多年平均
    径流量W
    1                
    流域面积A0.8321               
    河道总长度L0.8241.000**1              
    沟壑密度D0.8030.964**0.967**1             
    河流主河道
    比降G
    −0.888*−0.850−0.841−0.7941            
    干流长度Lm0.8090.973**0.970**0.888*−0.899*1           
    流域长度LS0.8060.977**0.974**0.896*−0.893*1.000**1          
    流域形状
    系数Ke
    0.063−0.249−0.245−0.0150.131−0.399−0.3921         
    水面率Wp0.5590.2930.2740.127−0.6900.4620.442−0.2871        
    节点连接率β−0.851−0.495−0.481−0.4520.827−0.547−0.535−0.176−0.8261       
    水系连通度γ−0.927*−0.791−0.780−0.7400.985**−0.835−0.8270.033−0.7390.909*1      
    水系发育
    系数K
    0.925*0.961**0.960**0.969**−0.8740.905*0.909*0.0040.315−0.637−0.8551     
    分形维数FD−0.512−0.287−0.274−0.2770.735−0.389−0.377−0.171−0.7730.8130.764−0.3841    
    形态因子α0.8190.992**0.994**0.978**−0.7940.938*0.944*−0.1850.190−0.442−0.7380.964**−0.2011   
    伸长比ER0.056−0.256−0.252−0.0220.146−0.408−0.4011.000**−0.299−0.1640.047−0.004−0.151−0.1901  
    面积高程
    积分AEI
    −0.553−0.708−0.718−0.8020.319−0.532−0.548−0.1660.3630.0670.292−0.738−0.275−0.790−0.1721 
    圆度RO−0.654−0.670−0.657−0.5120.883*−0.815−0.8030.499−0.8480.7010.847−0.6020.705−0.5730.514−0.0441
    注:*在0.05水平(双侧)上相关性显著;**在 0.01水平(双侧)上相关性显著.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-06
  • 录用日期:  2022-12-06
  • 网络出版日期:  2023-06-26

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