趙 陽,曹文洪,謝 剛,成 晨,殷小琳,劉 冰,張曉明

(中國水利水電科學(xué)研究院,流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100048)

黃土丘陵區(qū)小流域土地覆被變化對徑流產(chǎn)沙量的影響

趙 陽,曹文洪,謝 剛,成 晨,殷小琳,劉 冰,張曉明*

(中國水利水電科學(xué)研究院,流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100048)

為探討黃土丘陵區(qū)小流域土地覆被變化特征及其對流域徑流產(chǎn)沙量的影響,以黃土丘陵區(qū)呂二溝、羅玉溝及其嵌套流域(橋子溝)等3個(gè)小流域?yàn)檠芯繉ο?運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)、配對流域等方法定量分析了3個(gè)小流域不同研究時(shí)段內(nèi)土地覆被變化對徑流產(chǎn)沙量的影響.結(jié)果表明,1982～2004年間,林地面積以1.07%/a的速率快速遞增是呂二溝流域土地覆被變化的最明顯特征,而羅玉溝流域在國家坡改梯工程影響下,坡耕地面積大幅減少,1986～1995年間約73%坡耕地轉(zhuǎn)化為梯田;結(jié)合配對流域法可知,土地覆被變化是導(dǎo)致流域徑流和產(chǎn)沙減少的主要原因,在相同降雨條件下,徑流深、泥沙量分別減少43.76%和35.23%.流域年徑流模數(shù)與年降水量和流域森林覆被率均呈指數(shù)關(guān)系,流域森林覆被率增加5%,徑流模數(shù)可減少18.43%～37.58%.

黃土丘陵區(qū)；土地覆被變化；徑流；產(chǎn)沙；配對流域法

土地覆被變化被認(rèn)為是影響流域水文過程的關(guān)鍵因素之一[1].一方面,土地覆被變化會(huì)通過改變地表粗糙度及下墊面土壤物理特征,對地表徑流、泥沙的產(chǎn)生、流域地下水形成以及水資源的時(shí)空分配造成影響[2-3];另一方面,土地覆被變化,尤其是森林面積變化會(huì)通過改變地表蒸散發(fā)特征,對流域水量平衡產(chǎn)生影響[4].黃土高原作為我國乃至全球水土流失狀況最為嚴(yán)重的地區(qū)[5],近年來,隨著開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的不斷增多,人類活動(dòng)強(qiáng)度的不斷加大,區(qū)域土地覆被狀況發(fā)生了較大變化,由其引發(fā)的區(qū)域環(huán)境改變已經(jīng)對該地區(qū)生態(tài)環(huán)境、水土流失、水文水資源狀況產(chǎn)生了重大影響,由此而引發(fā)的水資源減少以及水土流失問題,已經(jīng)得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[6-8].為此,加強(qiáng)土地覆被變化下的水文響應(yīng)研究,尤其是森林植被變化與水文過程的耦合作用研究,對理解黃土丘陵區(qū)水循環(huán)規(guī)律有重要的理論指導(dǎo)意義.

當(dāng)前,流域尺度徑流產(chǎn)沙對土地覆被變化的響應(yīng),尤其對森林植被變化的生態(tài)水文響應(yīng)研究日益引發(fā)廣泛關(guān)注[9-11].發(fā)展至今,有關(guān)植被與徑流產(chǎn)沙的相關(guān)研究已較為深入.Imeson等[12]認(rèn)為植被與徑流產(chǎn)沙的相關(guān)研究可分為3類:其一,微尺度生物過程對土壤可蝕性的影響[13-14];二,探討植被及地被物層如何減緩徑流流速、減少雨滴擊濺等[14];三,探討空間非連續(xù)的植被分布格局與徑流、產(chǎn)沙源匯區(qū)的相關(guān)關(guān)系[15-16].采用的方法主要包括:實(shí)驗(yàn)室模擬[17],野外配對流域觀測[18],水文模型模擬[19-20],數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析[11]等方法.本研究在結(jié)合前期工作基礎(chǔ)之上,以黃土丘陵區(qū)3個(gè)小流域?yàn)閷ο?探討了小流域尺度土地覆被變化對流域徑流產(chǎn)沙量的影響,研究結(jié)果旨在為黃土丘陵區(qū)植被重建,水土資源合理配置以及改善流域水資源狀況等提供參考.

1 研究區(qū)概況

呂二溝、羅玉溝流域及其嵌套流域(橋子溝)等3個(gè)小流域均位于甘肅省天水市境內(nèi)(圖1),屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū).羅玉溝流域多年平均降水量549mm,多年平均干旱指數(shù)1.3,年平均氣溫10.7℃;呂二溝流域多年平均降水量534mm,多年平均干旱指數(shù)為1.74;山地灰褐土是以上研究流域典型地帶性土壤,其中,羅玉溝流域喬木樹種主要有銀白楊(Populus olba)、旱柳(Saliχ malsuclama Roidz)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、油松(Pinus tabulaeformis)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)等;呂二溝流域上游農(nóng)田較少,植被較好,主要樹種為刺槐(Robinia pseudoscacia)、旱柳(Saliχ malsuclama Roidz)等.各流域具體信息見表1.

圖1 研究流域位置示意Fig.1 Location of the study watersheds

表1 研究流域地形特征Table1 Topography character of the study watersheds

2 研究方法

2.1 流域降水、徑流、泥沙資料收集

數(shù)據(jù)選用黃河水利委員會(huì)天水水土保持試驗(yàn)站羅玉溝、呂二溝以及橋子溝3個(gè)試驗(yàn)流域自1986～2004年(其中,由于觀測站建站時(shí)間原因,呂二溝流域定位觀測時(shí)間可延長至1982年)的定位觀測的降水、徑流、泥沙資料.

2.2 降水、徑流、泥沙觀測方法

研究流域降水量觀測均使用JDZ-1型數(shù)字雨量計(jì)和筒徑為20cm的雨量筒進(jìn)行觀測.其中,羅玉溝流域內(nèi)均勻布設(shè)趙家灣,廖家陷等9個(gè)觀測點(diǎn);呂二溝流域內(nèi)均勻布設(shè)6個(gè)觀測點(diǎn);橋子溝流域均勻布設(shè)4個(gè)觀測點(diǎn).

呂二溝、羅玉溝以及橋子西溝流域溝口徑流站均為梯形斷面,而橋子?xùn)|溝徑流站為三角形斷面;徑流流速采用浮標(biāo)法測定;泥沙采用人工取樣法觀測,取樣次數(shù)與測流次數(shù)基本相同,泥沙樣采用置換法處理.

2.3 配對流域法

Huang(2003)等[21]研究認(rèn)為配對流域法是研究小流域土地利用變化對徑流影響的有效方法.目前,該方法已被廣泛應(yīng)用于流域尺度林水關(guān)系研究,尤其在研究森林采伐以及森林植被恢復(fù)對流域水沙過程影響等方面應(yīng)用較為廣泛[22].為研究流域土地覆被變化對徑流泥沙的影響,本文采用配對流域法分析了相同降水條件下橋子?xùn)|溝與橋子西溝流域徑流產(chǎn)沙狀況.

2.4 流域土地利用變化

選取羅玉溝流域1986、1995年TM影像、2004年的 spot影像以及呂二溝流域1982、1989TM影像、2004年SPOT影像,運(yùn)用ERDAS IMAGINE軟件和ArcGIS的空間分析功能,同時(shí)結(jié)合流域?qū)崪y資料,得到研究流域不同時(shí)段的土地覆被情況.利用1:1萬地形圖為基準(zhǔn),利用二次多項(xiàng)式變化模型建立遙感影像和地形圖間的像元對應(yīng)關(guān)系,經(jīng)幾何校正的圖像誤差不超過0.5個(gè)像元.然后將校正后的影像進(jìn)行拼接,采取人機(jī)交互式解譯方法,參考研究區(qū)野外實(shí)測資料對研究區(qū)遙感影像進(jìn)行解譯,建立3期土地利用數(shù)據(jù)庫,并參考《中國土地分類系統(tǒng)》(2001)[23],將土地利用類型分為6類:坡耕地、梯田、居民用地、果園、林地和草地.

3 結(jié)果與分析

3.1 流域土地覆被變化特征

圖2 3個(gè)流域不同時(shí)期土地覆被類型變化Fig.2 Land cover change of the three watersheds in different period

由圖2可知,坡耕地急劇減少,梯田迅速增加是羅玉溝流域1986～1995年間土地利用變化最明顯的特征之一,隨著20世紀(jì)80年代中后期流域坡改梯工程的大力實(shí)施,1986～1995年間,羅玉溝流域73%的坡耕地轉(zhuǎn)化為梯田;此外,林地面積1986～2004年間增加5.32%,果園與居民用地面積均小幅增加,分別為0.38%和0.23%,草地面積呈減少趨勢,研究時(shí)段內(nèi)減少1.51%;就呂二溝流域而言,隨著20世紀(jì)80年代中期封育等生態(tài)恢復(fù)治理工程的實(shí)施,林地面積逐漸增加,果園面積急劇減少是該流域研究時(shí)段內(nèi)土地覆被變化的最明顯特征,具體表現(xiàn)為:林地大幅增加24.52%,草地與果園大幅減少,分別為13.43%和10.24%,居民用地小幅增加0.63%,坡耕地和梯田小幅減少,分別為0.07%和1.41%;橋子溝作為羅玉溝流域的一個(gè)支溝,其土地覆被變化趨勢與羅玉溝流域基本一致.具體表現(xiàn)為:近年來隨著水土流失治理工程的實(shí)施及其他人為干擾的不斷增強(qiáng),橋子?xùn)|溝流域土地利用發(fā)生劇烈變化,坡改梯工程致使坡耕地面積大幅減少47.83%,梯田面積大幅增加26.57%;隨著后期退耕還林及開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的開展,梯田面積小幅縮小,林地等水土保持措施得到進(jìn)一步推廣,1986～2004年間林地面積增加17.98%,居民用地面積增加3.28%,而草地面積變化微小.橋子西溝作為對照流域,1986～2004年間,流域土地利用變化不大(圖2).

3.2 流域降水徑流輸沙變化規(guī)律

3.2.1 流域降水年際變化特征 由圖3知,羅玉溝和呂二溝流域降水量年際間呈現(xiàn)波動(dòng)減少趨勢,變異系數(shù)CV分別為0.22和0.27,說明呂二溝流域年降水量年際間波動(dòng)幅度更大.此外,羅玉溝流域多年平均降水量為548.9mm;呂二溝流域多年平均降水量為579.1mm.2個(gè)研究流域年降水量均在2003年達(dá)到最大值,其中,羅玉溝流域2003年降水量達(dá)到842.01mm,而呂二溝流域2003年降水量達(dá)到923.05mm,年降水量極大值的出現(xiàn)與2個(gè)研究流域2003年8.25以及9.5特大暴雨的發(fā)生密切相關(guān).

3.2.2 流域年徑流輸沙變化規(guī)律 徑流系數(shù)是流域匯水面積內(nèi)總徑流量與降水量的比值,在降水類型變化不大情況下,它能在一定程度上排除降水因素對徑流的影響,可綜合反映流域內(nèi)自然地理要素對徑流的影響.由圖4可知,羅玉溝流1986～2004年間徑流系數(shù)呈現(xiàn)明顯減少趨勢( P=0.004),且變異系數(shù)CV為0.83,說明流域徑流系數(shù)年際間離散程度較高,變化差異較大,其中,流域徑流系數(shù)最大值出現(xiàn)在1988年,1997年達(dá)到最小值;呂二溝流域徑流系數(shù)同樣呈現(xiàn)減少趨勢,但減少趨勢并不明顯( P=0.083),變異系數(shù)CV為0.95,呂二溝流域徑流系數(shù)最大值出現(xiàn)在1997年.結(jié)合流域降水年際變化特征分析(圖3)及相關(guān)文獻(xiàn)資料可以發(fā)現(xiàn)[20],羅玉溝及呂二溝流域研究時(shí)段后期年徑流系數(shù)出現(xiàn)較大波動(dòng)的原因主要與流域內(nèi)降雨類型年際變化相關(guān).參考相關(guān)研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)[20,22],羅玉溝流域侵蝕性降水占流域降水比例1986～2004年間變化不明顯,但1988、1999、2001以及2003年汛期均有特大暴雨、暴雨出現(xiàn);呂二溝流域1985、1997、2003年侵蝕性降水同樣較多.暴雨情景下,流域產(chǎn)流形式多以超滲產(chǎn)流為主,為此,暴雨等極端天氣的出現(xiàn)是流域年徑流系數(shù)發(fā)生較大波動(dòng)的主要原因.此外,由圖5可知,2個(gè)研究流域輸沙量變化趨勢與流域徑流變化趨勢基本一致,總體呈下降趨勢,說明流域徑流輸沙關(guān)系具有一致性,即徑流較大的年份對應(yīng)輸沙量較大.

圖3 羅玉溝和呂二溝流域降水量年際變化趨勢Fig.3 Trend analysis of precipitation in Luoyugou and Lvergou, respectively

圖4 羅玉溝、呂二溝流域徑流系數(shù)趨勢Fig.4 Trend analysis of runoff coefficient in Luyugou and Lvergou, respectively

3.3 流域土地覆被變化對徑流輸沙的影響

結(jié)合 Zhao等[24]相關(guān)研究,羅玉溝流域年徑流率在1994年前后發(fā)生突變減少,且研究結(jié)果表明人類活動(dòng)引發(fā)的土地覆被變化是引起流域徑流減少的主要因素,這與該流域20世紀(jì)90年代初期大規(guī)模土地利用類型轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[25].根據(jù)劉昌明等[26]、吳家兵等[27]相關(guān)研究成果,黃土高原地區(qū)進(jìn)行坡耕地梯田化改造后,可做到攔蓄70%～95%的地表徑流,黃土高原森林減少年徑流一般值大約在37%以上,這與本研究得出的徑流泥沙減少趨勢一致.呂二溝流域徑流泥沙同樣在20世紀(jì)90年代初期發(fā)生銳減,這與1982～1989年間流域林地面積大幅增加(約13.62%)密不可分.考慮到在黃土丘陵區(qū),土壤侵蝕的產(chǎn)生通常是由暴雨導(dǎo)致的,因此,為分析驗(yàn)證流域土地覆被變化對徑流產(chǎn)沙的影響,選取橋子?xùn)|溝及橋子西溝流域幾次相同降雨,分析了流域土地覆被變化下的徑流產(chǎn)沙響應(yīng).由表2可知,橋子?xùn)|溝流域作為水土流失治理流域,在次降水量相同的情況下,徑流深及輸沙量明顯小于橋子西溝,平均減少率分別為43.76%和35.23%,說明以梯田、林地面積增加,坡耕地面積減少為主要特征的土地植被覆蓋變化對于流域徑流輸沙量有明顯減少作用.

圖5 羅玉溝、呂二溝流域輸沙量趨勢Fig.5 Trend analysis of sediment yield in Luoyugou and Lvergou, respectively

表2 典型次降雨徑流產(chǎn)沙對比分析Table2 Comparison on runoff and sediment yield in single storm

3.4 森林植被變化與流域徑流變化關(guān)系

由土地覆被變化分析表明,羅玉溝流域坡耕地、梯田面積在研究時(shí)段內(nèi)變化幅度較大,劉昌明等[26]相關(guān)研究已表明黃土高原地區(qū)進(jìn)行坡耕地梯田化改造后,可做到攔蓄70%～95%的地表徑流,可見,坡改梯工程的實(shí)施在攔蓄徑流方面發(fā)揮著巨大作用.然而,森林覆被率增加同樣作為研究區(qū)域研究時(shí)段內(nèi)土地覆被變化的明顯特征,森林覆被率變化與徑流變化相關(guān)關(guān)系如何,有待進(jìn)一步分析.因此,為進(jìn)一步探討流域森林植被變化對流域徑流的影響,根據(jù)上述3個(gè)流域多年降水、徑流和森林植被變化情況,分別建立了3個(gè)流域徑流模數(shù)與年降水量、流域森林覆被率的統(tǒng)計(jì)關(guān)系模型:

式中:R為流域年徑流模數(shù),m3/(km2?a);P為年降水量,mm;C為流域森林覆被率,%.

從式(1)～式(3)可見,流域年徑流模數(shù)與年降水量和流域森林覆被率均呈指數(shù)關(guān)系,其大小隨年降水量增大而增加,隨森林植被覆被率的增加而減少.將式(1)～式(3)可歸納為:

式中:a,b,d 為系數(shù).

利用式(1)～式(3),假設(shè)年降水為流域研究時(shí)段內(nèi)多年平均降水量,即羅玉溝流域548.9mm,橋子溝流域529.7mm,呂二溝流域579.1mm,得到流域年徑流模數(shù)與不同森林覆被率的關(guān)系(圖6).由圖6可知,3個(gè)流域森林覆被率>30%時(shí),流域徑流模數(shù)絕對值隨森林面積增加呈緩慢減少趨勢,而當(dāng)流域森林覆被率<30%時(shí),隨林地面積增加,徑流模數(shù)絕對值減小明顯,因此,30%可作為當(dāng)?shù)匾运春B(yǎng)為目標(biāo)的流域適宜森林覆被率參考閾值.同時(shí),根據(jù)式(1)～式(3),可推算出,當(dāng)流域森林覆被率增加5%,則羅玉溝流域、橋子溝流域和呂二溝流域徑流模數(shù)分別減少37.58%、19.29%和18.43%.從減少土壤侵蝕,涵養(yǎng)水源、緩解農(nóng)林用地矛盾角度而言,30%可以作為流域以涵養(yǎng)水源為目標(biāo)的流域適宜覆被率.因此,當(dāng)流域森林覆被率達(dá)到適宜覆被率后,切忌盲目造林,以緩解糧食短缺等造成的農(nóng)林用地矛盾.

圖6 流域森林植被覆被率與徑流模數(shù)關(guān)系Fig.6 The relationship of forest coverage and runoff modulus

4 結(jié)論

4.1 黃土丘陵區(qū)3個(gè)流域在研究時(shí)段內(nèi)土地覆被發(fā)生深刻變化,其中,羅玉溝流域在國家坡改梯政策的影響下,流域土地覆被在20世紀(jì)90年代初期發(fā)生巨大變化,約73%的坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘萏?林地面積逐年增加是呂二溝流域研究時(shí)段內(nèi)土地利用變化的最明顯特征,年增長率達(dá)到1.07%.4.2 3個(gè)流域在研究時(shí)段內(nèi)徑流率以及輸沙量均呈現(xiàn)出不同程度的減少趨勢,在次降水量相同情況下,流域徑流深及輸沙量分別平均減少43.76%和35.23%,說明土地覆被變化對流域徑流輸沙量有明顯減少作用.

4.3 流域年降水量和森林覆被率與流域徑流模數(shù)之間呈指數(shù)關(guān)系,其關(guān)系式可表示為.利用該式對3個(gè)流域分析表明,若流域森林覆被率增加5%,則徑流模數(shù)可減少18.43%～37.58%.

[1] H?rmann G, Horn A, Fohrer N. The evaluation of land-use options in mesoscale catchments: Prospects and limitations of eco-hydrological models [J]. Ecological Modelling,2005,187(1):3-14.

[2] Schilling K E, Chan K S, Liu H, et al. Quantifying the effect of land use land cover change on increasing discharge in the Upper Mississippi River [J]. Journal of Hydrology,2010,387(3):343-345.

[3] Li HuiYun, Zhang Yong Qiang, Wang Ben De. Separating impacts of vegetation change and climate variability on streamflow using hydrological models together with vegetation data [J]. Science China,2012,55(7):1964-1972.

[4] 莫興國,劉蘇峽,林忠輝,等.無定河流域水量平衡變化的模擬[J]. 地理學(xué)報(bào),2004,59(3):341-348.

[5] 張曉明,余新曉,武思宏,等.黃土丘陵溝壑區(qū)典型流域土地利用/土地覆被變化對徑流產(chǎn)沙的影響 [J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(6):115-122.

[6] Wang S, Zhang Z, Sun G, et al. Long term streamflow response to climatic variability in the Loess Plateau, China [J]. Journal of the American Water Resources Association,2008,44(5):1098-1107.

[7] Huang M, Zhang L, Gallichand J. Runoff responses to afforestation in a watershed of the Loess Plateau, China [J]. Hydrological Processes,2003,17(13):2599-2609.

[8] 陳利群,劉昌明.黃河源區(qū)氣候和土地覆被變化對徑流的影響[J]. 中國環(huán)境科學(xué),2007,27(4):559-565.

[9] Blackburn W H, Wood J C, Dehaven M G. Storm flow and sediment losses from site-prepared forestland in east Texas. Water Resources Research,1986,22(5):776–784.

[10] Sun G, McNulty S G, Lu J, et al. Regional annual water yield from forest lands and its response to potential deforestation across the southeastern United States [J]. Journal of Hydrology,2005,308(1):258-268.

[11] Wang Y, Yu P, Feger K H, et al. Annual runoff and evapotranspiration of forestlands and non-forestlands in selected basins of the Loess Plateau of China [J]. Ecohydrology,2011,4(2):277-287.

[12] Imeson A C, Prinsen H A M. Vegetation patterns as biological indicators for identifying runoff and sediment source and sink areas for semi-arid landscapes in Spain [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment,2004,104(2):333-342.

[13] Cammeraat L H, Imeson A C. Deriving indicators of soil degradation from soil aggregation studies in southeastern Spain and southern France [J]. Geomorphology,1998,23(2):307-321.

[14] Tongway D, Hindley N. Assessing and monitoring desertification with soil indicators [M]. Rangeland desertification. Springer Netherlands,2000:89-98.

[15] Sanchez G, Puigdefabregas J. Interactions of plant growth and sediment movement on slopes in a semi-arid environment [J]. Geomorphology,1994,9(3):243-260.

[16] Bochet E, Rubio J L, Poesen J. Relative efficiency of three representative matorral species in reducing water erosion at the micro scale in a semi-arid climate (Valencia, Spain) [J]. Geomorphology,1998,23(2):139-150.

[17] 屈麗琴,雷廷武,趙 軍,等.室內(nèi)小流域降雨產(chǎn)流過程試驗(yàn) [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(12):25-30.

[18] Bi H, Liu B, Wu J, et al. Effects of precipitation and landuse on runoff during the past50years in a typical watershed in Loess Plateau, China [J]. International Journal of Sediment Research,2009,24(3):352-364.

[19] Im S, Kim H, Kim C, et al. Assessing the impacts of land use changes on watershed hydrology using MIKE SHE [J]. Environmental Geology,2009,57(1):231-239.

[20] 張由松,肖自幸,牛健植,等.基于 GIS的羅玉溝流域降雨侵蝕力時(shí)空分布規(guī)律研究 [J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,(15):87-90.

[21] Huang M, Zhang L, Gallic hand J. Runoff responses to afforestation in a watershed of the Loess Plateau, China [J]. Hydrological Processes,2003,17(13):2599-2609.

[22] 王瑞芳,秦百順,黃成志,等.羅玉溝流域典型暴雨洪水及其產(chǎn)沙特性 [J]. 中國水土保持科學(xué),2008,6(4):12-17.

[23] 中華人民共和國國土資源部.中國土地分類系統(tǒng)(國土資發(fā)[2001]255號)[EB/OL].

[24] http://www.360doc.com/content/12/0202/12/8533258_183610719.shtml/2001-08-21.

[25] Zhao Y, Yu X. Effects of climatic variability and human activity on runoff in the Loess Plateau of China [J]. The Forestry Chronicle,2013,89(2):153-161.

[26] 韓潔春.羅玉溝流域土地利用變化的水文響應(yīng)研究 [D]. 北京:北京林業(yè)大學(xué),2011.

[27] 劉昌明,鐘駿襄.黃土高原森林對年徑流影響的初步分析 [J].地理學(xué)報(bào),1978,33(2):113-125.

[28] 吳家兵,裴鐵璠.長江上游、黃河上中游坡改梯對其徑流及生態(tài)環(huán)境的影響 [J]. 國土與自然資源研究,2002,(1):59-61.

致謝：本研究數(shù)據(jù)處理工作在北京林業(yè)大學(xué)涂志華、賈劍波博士等協(xié)助下完成,在此表示感謝.

Effect of land cover change on runoff and sediment yield of small watershed in Loess Hilly-gully region.

ZHAO Yang, CAO Wen-hong, XIE Gang, CHENG Chen, YIN Xiao-lin, LIU Bing, ZHANG Xiao-ming*
(China Institute of Water Resources and Hydropower Research, State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, Beijing100048, China). China Environmental Science,2014,34(8)：2111～2117

To explore the impacts of land cover change on runoff and sediment yield in Loess Hilly-gully region, Lvergou watershed, Luoyugou watershed and her son basins of Qiaozigou in the study region were selected as the research objects. Mathematical statistics method and paired catchments approach were applied to analyze the effect of land cover change on runoff and sediment yield. Brief conclusions can be drawn as follows: The rapid increase of forest land at the rate of1.07% per year was the most obvious features of the land cover changes in Lvergou watershed during the period of1982-2004. Moreover, under the influence of terracing sloping fields, about73% of sloping farmland was converted to terraces in Luoyugou watershed during the period of1986-2004. Combined with the paired catchments approach, land cover change was the strongest contributor to the reduction in annual runoff and sediment yield of watersheds, and the average reduction rate reached43.76% and35.23% under the same rainfall condition, respectively. Annual runoff modulus and precipitation and forest cover rate were significantly correlated, and showed an exponential relationship for each watershed during the study period. When the forest cover rate increased by5%, the runoff modulus decreased by18.43% to37.58%.

t：loess hilly-gully region；land cover change；runoff；sediment yield；paired catchments approach

X53,F301.24

：A

：1000-6923(2014)08-2111-07

趙 陽(1986-),男,河北棗強(qiáng)人,工程師,博士,主要從事流域生態(tài)水文、水土保持研究.發(fā)表論文30余篇.

2013-11-22

國家自然科學(xué)基金(51379008);流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題(2014QN04)

* 責(zé)任作者, 高級工程師, zxmwq@126.com