黄土丘陵沟壑区流域土地利用覆被变化对径流产沙地影响

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1、黄土丘陵沟壑区流域土地利用/覆被变化对径流产沙的影响12223张晓明余新晓武思宏王云琦张满良12（中国水利水电科学研究院，北京，100044，zxmwq@126.com；北京林业大学，北京，100083；3水利部黄河水利委员会天水水土保持实验站，甘肃天水，741000，zhangml@163.com）摘要：该文以黄土丘陵沟壑区第三副区内的桥子东、西沟为例，分析不同土地利用/土地覆被变化对流域径流输沙的影响。研究结果表明，土地利用/土地覆被对年径流输沙有显著影响，治理流域比未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的年输沙率分别减少约44%、75%和86%；流域在土地利用后期比前期在平水

2、年和丰水年的输沙量减少较大。从年内径流输沙变化来看，治理流域比未治理流域的减沙效应在5月和9月更为显著；而对于治理流域的两期土地利用时期，各月降水越多，后期时的流域月均输沙量比前期减少越多。通过暴雨洪水过程线和输沙过程线分析，土地覆被对流域暴雨洪水过程和输沙过程具有较强的调控作用。经降雨和洪峰流量频率分析，治理流域在前后两期土地利用时期，若具有相同频率分布的雨强，则任一重现期下流域后期土地利用时期的洪水平均含沙量小于前期。关键词：土地利用/土地覆被变化，输沙，频率分布，黄土丘陵沟壑区诸多影响土壤侵蚀和流域输沙的因素（如气候、土壤、地形、植被、人为因素）中，土[1—4]地利用变化

3、是十分重要的方面，土地利用/土地覆被可以增加或减少土壤侵蚀和输沙[5—8]。由于水土流失在不同土地利用方式和土地利用格局中的发生机制不同，因此通过调整[6,8,9]土地利用格局，可以起到减少径流和保持土壤的目的。目前，有关侵蚀的研究多集中于坡面尺度，而土地利用/土地覆被变化影响下的流域尺度水沙运移研究较少。由于小区或生[10—12]态系统尺度上描述的径流和侵蚀在运用到较大尺度上时可能导致一些信息丢失，使坡[13—15]面小区试验或模拟得出的水土流失数据难以预测流域或景观尺度的水土流失。流域尺度的侵蚀输沙研究多借助于各种模型进行情景模拟，而异质景观内不同土地利用及其格局均[16,

4、17]深刻影响景观内径流和侵蚀过程，这需要提供足够的资料及参数，以保证模型的有效性。由于土地覆被资料费时费力以及难以定量表达，因此，植被变化与流域侵蚀输沙关系的研究[7]仍是流域土壤侵蚀输沙研究的薄弱环节。黄土丘陵沟壑区是我国乃至全球水土流失最严重的地区，高强度集中降雨，土壤疏松，加之土地利用不合理，导致我国黄土高原地区水土流失十分严重。水土流失不仅成为困扰该地区可持续发展和农民脱贫致富的主要问题，而且也为黄河下游地区带来了一系列生态环境问题。在黄土高原开展退耕还林等生态建设工程中，对于黄河流域的水文情势（包括水沙过程）以及下游水生生态系统具有何种影响，已引起国际社会的普遍关注

5、。本研究以位于黄土丘陵沟壑区第三副区的桥子沟流域为例，通过回归模型展延不同时期的资料数据，比较分析了土地利用/土地覆被对流域输沙的影响，旨在以简便有效的方法探讨土地利用/土地覆被变化与流域侵蚀输沙的关系，为今后的流域土地利用规划、管理以及生态环境建设提供依据。1研究区概况桥子沟流域位于甘肃省天水市北郊（34°34′N,105°43′E），属黄土丘陵沟壑区第三副区，流域地表主要以黄土质黑褐土分布最广，其次为红色黄土质黑褐土型粗骨土。流域面积2.452km，按地形可分为桥子东、西两条独立的支毛沟，其主要地理特征见表1。桥子东、西沟里两流域自然条件基本相似，其中东沟为治理流域，在流域

6、主要沟坡和部分坡面上有刺槐(Robiniapseudoacacia)、山杨（Populusdavidiana）、榆（Ulmuspumila）、山杏（Prunusarmeniacavar.ansu）林地和人工草地。流域内修有梯田，种植小麦、玉米、土豆等；西沟为对比试验流域，无水土保持措施。桥子东西沟野生草本植物主要有白草（Pennisetumflaccidum）、鹅冠草（Roegneriakanoji）、坡硷草（Elymusdahuricus）、蒿类（Pedicularis）等。本区属干燥少雨的大陆性气候，多年平均降水量526.1mm，降水年际变幅大，年内分配不均，5—10月份降

7、水量占全年降水量的83.5%，汛期多以暴雨形式出现，土壤侵蚀严重。2经统计，1986—2004年间，桥子东沟年侵蚀模数2310.4t/km，桥子西沟年侵蚀模数4270.62t/km，两流域汛期输沙量占年输沙总量的98%。图1为桥子沟流域沟系图。图1桥子沟沟系图表1桥子东、西沟流域主要地理特征值面积流域平均宽度形状沟道比相对高沟壑密度流域名称2流域长度-2/km形状/km系数降/%差/m/(km·km)桥子东沟1.36半扇2.000.680.348.03775.13桥子西沟1.09羽状2.18