金沙江流域水沙关系变化的极端气候事件驱动分析

The upper reaches of Yangtze River is very sensitive to climate change. The frequent occurrence of droughts and floods as well as aggravated soil erosion in recent years have become important factors that restricting the sustainable socio-economic development in the region. Therefore, the research of climate change and its effect on variation of water and sediment in upper reaches of Yangtze River is of great importance to disaster prevention and mitigation, water management, agricultural production and the ecological environment. This project will be focused on the Jinsha River Basin of upper reaches of Yangtze River. The daily data of temperature and precipitation and annual data of runoff and sediment load during 1960~2015 will be used. Variety of analysis methods will be used for the study of extreme climate events and variation of water and sediment, including Mann-Kendall non-parametric test, Sen’s slope estimator, double mass curve and attribution analysis. Based on the key factors of water and sediment variation, the impact of extreme climate events on water and sediment variation were indicated and quantified according to the main driving factors (extreme climate events and human activities). The results of the research could provide an important scientific basis for national disaster prevention and mitigation, rational use of water resources as well as protection and improvement of ecological environment.

我国长江上游地区是气候变化较为敏感的区域，近年来旱涝灾害的频繁发生和水土流失的加剧已成为制约该区社会经济可持续发展的重要因素。因此，开展长江上游地区气候变化及其对流域水沙变化的影响研究对该区防灾减灾、水资源管理、农业生产和生态环境建设具有重要的现实意义。本项目以长江上游地区金沙江流域为研究对象，基于1960-2015年温度和降水的日数据及径流量和输沙量的年数据，通过Mann-Kendall非参数检验法，Sen斜率估计法、双累积曲线和归因分析等多种方法相结合的途径，以水沙变化的关键影响因子分析为切入点，针对研究区主要的潜在驱动因素（极端气候变化和人类活动），揭示和量化极端气候事件对水沙变化的影响。研究结果可为国家防灾减灾、流域水资源的合理利用及保护和改善生态环境提供重要的科学依据。

金沙江流域气候变化响应敏感且为长江中上游水土流失最为严重的区域之一。近年来旱涝灾害的频繁发生和水土流失的加剧已成为制约该区社会经济可持续发展的重要因素。项目以金沙江流域为研究区，以水沙变化的关键气候因子分析为切入点，揭示和量化极端气候事件对水沙变化的影响。针对研究内容得出以下主要结论：. 1）金沙江流域具有明显的水沙异源特征，直门达以上为少水少沙区，直门达至石鼓属于丰水少沙区，石鼓到攀枝花为平水平沙区，攀枝花到屏山为多水多沙区。屏山站多年径流动态呈现出丰-枯-丰-枯的变化过程，21世纪初径流量最丰，整体趋势不明显；攀枝花站径流量以14.55亿m3/10a的速率显著上升；而攀枝花和屏山站输沙量则显著下降，下降幅度分别为0.03和0.23亿t/10a，尤其是20世纪以来下降更明显，表明输沙量受到人类活动的影响程度正逐渐增强。. 2）金沙江上游降雨以上升趋势为主，其余地区以下降趋势为主，最终导致流域总降雨量在过去的1960-2019年无明显变化。但降雨强度和极端降雨量的贡献率均表现出显著增加趋势，每年分别以0.12mm/day和0.32%的速率增加，80年代以后增加尤其明显；从空间上看，二者在金沙江中下游和雅砻江流域增加最为明显。. 3) 1956-2017年长江源区径流量显著增加，尤其是21世纪以来增加最明显；从空间上看，沱沱河以上地区径流量增加更为显著，尤其是夏、秋两季增幅最大。输沙量总体变化趋势不明显。长江源区降雨量和径流量变化的第一主周期分别为27年，第二主周期为19年，第三主周期分别为13和6年。. 4）极端降水量和汛期降雨量是影响流域水沙变化的关键极端气候指标。气候变化始终是金沙江流域径流变化的主导因素，极端降雨量和汛期降雨量的贡献率分别为64%和75%；对长江源区的分析结果表明，气候变异对长江源区径流增加的贡献率为91%，人类活动对输沙量的贡献率为80%。总的来说，气候变化对径流的影响程度大于泥沙，而人类活动对泥沙的影响大于径流。. 以上研究结果可为当地水土流失治理和流域水资源的合理利用提供科学依据。