降水和植被变化对龙川江径流量的影响

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1、万方数据万方数据第5期姜世中，等：降水和植被变化对龙川江径流量的影响59龙川江流域地形闭塞，海拔较低，东、西、南三面均是高山环绕。来自东南和西南的暖湿气流到此已是强弩之末，水汽含量很少，气流越山后下沉，产生焚风效应，使空气变得十分干燥，成为云贵高原雨量最少的地区，尤其是位于中下游的元谋干热河谷，气候燥热，水热矛盾十分尖锐，是我国极为典型的生态脆弱带。多年来，许多学者从不同角度对元谋干热河谷生态环境特征、荒漠化过程Ll-4

2、，土壤退化机制15。7j，植被类型及植被生态效应L8q]，大气一植物一土壤连续体生态水文特征【m16l，岩土特

3、性【17。181，土壤侵蚀及其防治措施[驯，土壤退化的生态效应[驯，植被恢复与退化生态系统重建的理论与技术[2卜引，等领域进行了深入研究，初步异清楚了元谋干热河谷生态环境现状和演变过程，探索出了适宜于干热河谷退化生态系统整治和植被恢复的技术路线。另一方面，自20世纪80年代初由Modet提出具有时频多分辨率功能的小波分析技术以来L23J，小波分析在水文学领域得到了广泛应用。水文研究工作者纷纷把小波分析用于长江流域水文要素多时间尺度变化特征研究，取得了丰硕成果[扯25l，而把小波变换应用于干热河谷区水沙多时间尺度变化特征的研究未见报

4、导，对径流多时间尺度变化的本质和形成机制尚未给出科学解释。文中通过对元谋干热河谷区降水、植被和径流变化相互关系的研究，探讨降水和生态环境变化对径流所产生的影响，分析径流量各时间尺度准周期变化的形成机制。1基本分析方法1．1小波变换对于给定的小波函数妙(I)’离散水文时间序列厂(蛐)(J}=1，2，⋯，Ⅳ；△‘为取样时间间隔)的离散小波变换为：呀(Ⅱ，6)：I口I一{△‘壹八后△t)面(掣)I=l一(1)其中，阢(口，6)为小波变换系数，口为尺度因子，6为时间因子，面(。)为小波函数9(。)的复共轭函数。，f本文选用Modet小波函

5、数：9(，)=e‰‘e一，其中，创o≥5为常数，取鲫o=6。1．2小波方差小波方差玩r(口)反映了波动的能量随尺度的分布，它是指小波变换系数觋(口，6)的平方在时间域上对6的积分，即：r‘∞I／ar(Ⅱ)=lw，，(口，6)I2d6(2)J一∞。2降水和植被变化对径流量的影响分析为研究降水和植被变化对元谋干热河谷区径流量的影响，选取介于楚雄小河口水文站与小黄瓜园水文站间约100kIIl长的龙川江大峡谷为研究区域，以楚雄小河口站为研究区入口控制站，小黄瓜园站为出口控制站，以1956～1985年为主要研究时段。2．1研究区森林破坏的历

6、史过程与现状20世纪50年代初期，元谋干热河谷区海拔2000m以上的温凉山区依然森林茂密，灌木丛生，山区森林覆盖率达60％一70％，元谋全县森林覆盖率达12．8％。自50年代后期开始，尤其是“大跃进”时期，森林遭到严重破坏，到1973年森林覆盖率迅速下降为6．3％。1977年再次发生大规模砍伐，研究区森林砍伐殆尽，甚至连1966年、1967年飞播造林的云南松幼林也未能幸免[1

7、。自20世纪80年代初开始大规模植树造林，但由于采用雨养造林，造林保存率仅20％，加之人口增长速度过快，毁林垦殖，乱砍滥伐现象严重，到1985年，森林覆盖率

8、已经下降至5．2％，灌木覆盖率仅10．5％。从90年代开始，随着“长治工程”的实施，造林力度有所加大，但由于成活率低，森林面积增加不大，至1993年森林覆盖率增至5．8％，灌木覆盖率增至47．1％uJ。中国科学院成都山地灾害与环境研究所元谋生态站研究人员通过岩土组成【17。引、土壤水分和植物生长的研究【lo-l6

9、，提出了泥岩坡地不宜造林，阶地砾石层坡地适宜造林的观点旧]。并且根据山地山高坡长，毛支沟发育，雨季洪水径流充沛的特点，大力推广微水造林技术，在龙川江两岸的阶地砾石层坡地造林全部取得了成功。现在试验区内植被覆盖率高达90％

10、以上，其中林木覆盖率达25％～30％L1j。2．2研究区径流贡献率图l绘制出了1956。1985年研究区产流量对小黄瓜园水文站各月径流量的贡献率变化曲线。鋈40錾。憾．40f，月份图1元谋干热河谷区对小黄瓜园站径流量的贡献率№．1m删蛐胁0f岫Mdry讪ey糊tottlenl栅v．山m舱of船aohI瞄IlI盔耻碍咄Is伽on万方数据万方数据第5期姜世中，等：降水和植被变化对龙川江径流量的影响6lg3E融2o量l酲蓦。童．1A重-2山．3⋯--··Precipitatio“Runoff19561959196219651968197

11、l1974197719801983i986198919921995f，年份图3元谋干热河谷区径流量和降水量变化曲线图瑰．3m删diag舢0fn删岫a耐畔秕触0f岫咖姆hot讪ey绷2．5降水对径流量多时间尺度变化的影响图，见图4和图5。从图中可以看