劉 強(qiáng), 蔡學(xué)婭, 劉君怡, 王 姣, 李愷怡, 張倩倩, 尉飛鴻, 穆興民
(1.天水師范學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 甘肅 天水 741000; 2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)
氣候變化和人類活動(dòng)一直以來(lái)都是影響流域下墊面的主要因素[1],使流域內(nèi)的水沙關(guān)系發(fā)生明顯變化[2],是判定河流流域健康甚至于生態(tài)平衡的重要指標(biāo)[3]。近年來(lái)受氣候變化以及黃河流域?qū)嵤┩烁€林還草工程[4]、修建水庫(kù)、修建淤地壩和引水引沙等工程措施的影響[5],使得黃河流域水沙關(guān)系產(chǎn)生了重大變化[6],這對(duì)黃河全流域的生態(tài)安全和高質(zhì)量發(fā)展產(chǎn)生重要影響[7-9]。20世紀(jì)50年代至今,眾多學(xué)者對(duì)水沙變化及其驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行研究,冉大川[10]以黃河中游地區(qū)皇甫川、窟野河、無(wú)定河和三川河為研究對(duì)象,分析了實(shí)施水土保持措施前后河流泥沙粒徑變化,發(fā)現(xiàn)水土保持措施不僅具有減沙作用,而且還具有明顯的“攔粗排細(xì)”作用。張佳等[11]根據(jù)1956—2019年黃河支流水沙資料分析了黃河中游各支流變化趨勢(shì),發(fā)現(xiàn)由于人類活動(dòng)使得黃河中游各支流徑流量和輸沙量均呈顯著減少趨勢(shì),各支流輸沙量由20世紀(jì)50年代的13.5億t/a下降到2012年的3.4億t/a。李二輝等[12]通過(guò)采用應(yīng)用Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)、流量歷時(shí)曲線法和雙累積曲線分析法,對(duì)黃河干流陜縣站和河口鎮(zhèn)站1919—2010年徑流量演變過(guò)程進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)是區(qū)間徑流減少的主要驅(qū)動(dòng)力。劉強(qiáng)等[13]應(yīng)用水文分析法定量評(píng)估了降水變化和人類活動(dòng)對(duì)皇甫川流域徑流量和輸沙量變化的貢獻(xiàn)率,發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)逐年增強(qiáng)的人類活動(dòng)是促使皇甫川流域徑流和輸沙減少的主要因素。柳莎莎等[14]根據(jù)1956—2019年年的黃河上、中和下流域?qū)崪y(cè)降水量、徑流量和輸沙量的月際和年際序列資料,采用水文法和對(duì)比分析法,分析了流域內(nèi)年徑流量和年輸沙量變化趨勢(shì),發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)對(duì)流域年輸沙量減少的貢獻(xiàn)率快速上升,而氣候變化引起的降水減少對(duì)流域年輸沙量減少的貢獻(xiàn)率已不足3%。許炯心[15]利用1956—2019年黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間水文輸沙和降水資料,采用水文法和對(duì)比分析法對(duì)水沙變化情勢(shì)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)已成為影響黃河中游產(chǎn)沙過(guò)程的主導(dǎo)因素。趙陽(yáng)等[16]以1956—2019年水沙實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ),采用雙累積曲線等多種統(tǒng)計(jì)分析方法,對(duì)黃河干流潼關(guān)斷面以上主要干流水文站的水沙演變規(guī)律進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)對(duì)黃河中游水沙銳減占據(jù)主導(dǎo)作用,平均貢獻(xiàn)率達(dá)到 90%以上。而姚文藝等[17]采用水文分析法對(duì)黃河中游水沙變化特征進(jìn)行分析,得出氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河中游輸沙量變化的貢獻(xiàn)率各為50%。目前分析水沙變化特征的評(píng)價(jià)體系和技術(shù)手段還尚不成熟,對(duì)區(qū)分氣候變化還是人類活動(dòng)成為影響流域水沙變化的主導(dǎo)因素還存在著較大爭(zhēng)議[18]。
作為黃河中游主要干流之一的窟野河流域,占黃河流域面積小,僅只是1%,但是每年進(jìn)入黃河流域的輸沙量卻占到了6%。近幾十年以來(lái),窟野河流域水沙情勢(shì)發(fā)生了巨大的變化,無(wú)論是流域徑流量還是輸沙量都呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì),特別是從20世紀(jì)70年代以后,這種變化尤為明顯[19]。新時(shí)期窟野河水沙將如何變化?引起窟野河流域水沙關(guān)系變化的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因素是什么?這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)窟野河乃至黃河全流域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和水沙調(diào)控決策產(chǎn)生重要影響?;诖?,研究基于1956—2019年窟野河流域降水量、徑流量、輸沙量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),運(yùn)用累積距平法、雙累積曲線等方法,分析窟野河流域水沙周期演變特征,探討氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)窟野河流域水沙變化的貢獻(xiàn)率,以期為黃河全流域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
窟野河位于北緯38°28′—39°52′,東經(jīng)109°00′—110°52′,是黃河中游河龍區(qū)間的第二大支流,發(fā)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)東勝市八定溝,全長(zhǎng)242 km,流域總面積為8 706 km2,流經(jīng)伊金霍洛旗、陜西府谷,在神木市與支流悖牛川交匯后,匯入黃河。窟野河流域地貌復(fù)雜多樣,地勢(shì)西北高東南低,河道因河流沖刷多形成深度達(dá)150 m以上呈樹(shù)枝狀分布的溝谷,地表植被稀少,林草覆蓋率低,下墊面條件復(fù)雜,兼有荒漠草原、草甸、人工喬灌以及農(nóng)業(yè)等植被,土壤黏粒顆粒含量少,結(jié)構(gòu)松散,侵蝕狀況嚴(yán)重,分布具有地域性,東南部為第四紀(jì)黃土所覆蓋,中部主要為砂巖和砂礫巖分布區(qū)域,西部主要為沙質(zhì)土分布區(qū)域。流域氣候類型為北溫帶半干旱大陸季風(fēng)氣候,多年平均降水量為419 mm,年內(nèi)變化大,最大降水量主要出現(xiàn)在每年的7月和8月,占全年降水量的55%~65%,在空間上呈東南多西北少分布;多年平均氣溫為8.2℃,最高氣溫出現(xiàn)在每年的7月。土地利用類型以耕地、林地、草地為主,耕地主要分布在流域中部和東南部地勢(shì)較低的區(qū)域,林地、草地主要分布在流域東南部和西北部地勢(shì)較高的區(qū)域。
研究用到的主要數(shù)據(jù)有:(1) 水沙數(shù)據(jù)。徑流和輸沙數(shù)據(jù)來(lái)自于窟野河流域出口站溫家川水文站1956—2019年徑流和輸沙數(shù)據(jù),其中1956—2009年月徑流、月輸沙、年徑流和年輸沙數(shù)據(jù)來(lái)自黃河泥沙公報(bào),2010—2019年年徑流、年輸沙數(shù)據(jù)來(lái)自黃河流域水文年鑒。(2) 降水?dāng)?shù)據(jù)。降雨數(shù)據(jù)來(lái)自黃河水利委員會(huì)榆林水文勘測(cè)局溫家川水文站。
2.2.1 累積距平法 累積距平法通過(guò)曲線斜率變化分析在一段時(shí)間尺度下發(fā)生轉(zhuǎn)折的年份,曲線拐點(diǎn)即為變量階段性變化的時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)水沙只受降水變化影響時(shí),累積曲線應(yīng)為一條直線;當(dāng)水沙受到人類活動(dòng)因素影響時(shí),直線將會(huì)發(fā)生偏移。
2.2.2 Morlet的小波分析 小波函數(shù)是指能夠迅速衰減到0的一類函數(shù)[11],其表達(dá)式為:
窟野河流域多年平均降水量為439.53 mm,介于108.40~818.10 mm,變化速率為0.39 mm/a,p>0.1,未達(dá)到顯著性水平,說(shuō)明窟野河降水量從1956年開(kāi)始呈現(xiàn)不顯著增加趨勢(shì)(圖1A)。
窟野河多年平均徑流量為3.23億 m3,最大值為13.68億m3,出現(xiàn)在1959年,最小值為1.25億 m3,出現(xiàn)在2012年;徑流量年際變差系數(shù)為0.38,屬中等尺度變異,極值比為13.62,其中1956—1969年變差系數(shù)最大,其值為0.45,1980—1989年變差系數(shù)最小,其值為0.26。徑流量減少速度為0.095 3,p<0.05,達(dá)到了顯著水平,表明窟野河徑流量從1956年開(kāi)始呈現(xiàn)出顯著減小趨勢(shì)(圖1B和表1)。
窟野河流域多年平均輸沙量為0.75億t,最大值為1.35億t,出現(xiàn)在1959年,最小值為0.000 1億t,出現(xiàn)在2013年。輸沙量年際變差系數(shù)為0.70,屬中等尺度變異,極值比為14.95,其中2009—2019年變差系數(shù)最大,其值為0.83,1970—1979年變差系數(shù)最小,其值為0.53。輸沙量減少速度為0.023 5億t/a,p<0.05,達(dá)到了顯著水平,說(shuō)明輸沙量從1956年開(kāi)始呈現(xiàn)出顯著減小趨勢(shì)(圖1C和表1)。
圖1 窟野河流域降水量、徑流量和輸沙量變化趨勢(shì)
表1 窟野河徑流量與輸沙量年際變化特征值
從圖2可以看出,徑流量和輸沙量累積距平曲線具有明顯階段性特征。1956—1979年累積距平曲線呈上升趨勢(shì),表明窟野河流域?yàn)樨S水(沙)期;1980—1997年累積距平曲線呈現(xiàn)出相對(duì)平緩趨勢(shì),表明窟野河流域?yàn)槠剿?沙)期;1998—2019年累積距平曲線呈下降趨勢(shì),表明窟野河流域?yàn)樨毸?沙)期。1956—1979年窟野河徑流量和輸沙量累積距平曲線在1979年之前呈逐漸增大的趨勢(shì),而在1979年之后呈相對(duì)的平緩趨勢(shì),表明徑流量和輸沙量在1979年發(fā)生了轉(zhuǎn)折。1997—2019年窟野河徑流量和輸沙量累積距平曲線在1997年之前呈平緩趨勢(shì),1997年之后呈下降的趨勢(shì),表明徑流量和輸沙量在1997年發(fā)生了轉(zhuǎn)折。綜合分析累積距平曲線變化趨勢(shì),得出徑流量和輸沙量年際變化的轉(zhuǎn)折年份為1979年和1997年。
圖2 窟野河年徑流量-年輸沙量的累積距平檢驗(yàn)
取小波系數(shù)的實(shí)部,以年份為橫坐標(biāo),時(shí)間尺度為縱坐標(biāo),繪制窟野河流域徑流量與輸沙量小波系數(shù)實(shí)部等值線圖。當(dāng)小波系數(shù)實(shí)部為正數(shù)(實(shí)線)時(shí),代表豐水(沙)期,即圖中深色區(qū)域;小波系數(shù)為負(fù)數(shù)(虛線)時(shí),代表年徑流(輸沙)枯水(沙)期,即圖中淺色區(qū)域;小波系數(shù)實(shí)部為0時(shí)是轉(zhuǎn)折點(diǎn),代表由豐水(沙)→枯水(沙)期或者枯水(沙)期→豐水(沙)。
從圖3可以看出,窟野河流域年徑流量存在35~65 a和15~34 a時(shí)間尺度演變規(guī)律,其中在35~65 a時(shí)間尺度上窟野河年徑流存在著豐→枯→豐→枯4個(gè)交替變化過(guò)程,具有全域性,且在整個(gè)研究時(shí)域上表現(xiàn)穩(wěn)定,對(duì)應(yīng)著年徑流變化的第一主周期41 a。在15~34 a時(shí)間尺度上存在著豐→枯→豐→枯→豐→枯→豐→枯→豐→枯10個(gè)交替變化過(guò)程,具有全域性,且在整個(gè)研究時(shí)域上表現(xiàn)穩(wěn)定。14 a以下時(shí)間尺度的周期變化比較雜亂,這表明在小尺度周期下徑流量變化頻繁,規(guī)律差。
圖3 徑流量Morlet小波系數(shù)實(shí)部等值線
從圖4可以看出,輸沙量演變過(guò)程中存在30~65 a,15~29 a和6~14 a共3類時(shí)間尺度的周期變化規(guī)律。在30~65 a時(shí)間尺度上存在著少沙→多沙→少沙→多沙→少沙5次交替變化過(guò)程,具有全域性,且在整個(gè)研究時(shí)域上表現(xiàn)穩(wěn)定;在15~29 a時(shí)間尺度上存在著少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙11次交替變化過(guò)程,具有全域性,且在整個(gè)研究時(shí)域上表現(xiàn)穩(wěn)定;在6~14 a時(shí)間尺度上存在著多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙→多沙→少沙20次交替變化過(guò)程,具有全域性,且在整個(gè)研究時(shí)域上表現(xiàn)穩(wěn)定。5 a以下時(shí)間尺度的周期變化無(wú)規(guī)律,表明輸沙量在小尺度周期下輸沙量變化頻率高,規(guī)律性差。
圖4 輸沙量Morlet小波系數(shù)實(shí)部等值線
根據(jù)累積距平檢驗(yàn)結(jié)果,可將徑流量和輸沙量變化分為3個(gè)時(shí)段:A(1956—1979年)、B(1980—1997年)和C(1998—2019年)。其中,窟野河流域C(1998—2019年)時(shí)期徑流量為2.489億m3,比B(1980—1997年)減少2.582億m3,比A(1956—1979年)減少4.859億m3。窟野河流域C(1998—2019年)平均輸沙量是0.082億t,比B(1980—1997年)減少了0.683億t,比A(1956—1979年)減少量為1.223億t(表2)。
表2 窟野河流域徑流與輸沙的時(shí)期變化
從累積降水量-累積徑流量曲線(圖5A)與累積降水量-累積輸沙量曲線(圖5B)可以看出,關(guān)系點(diǎn)分布在趨勢(shì)線附近,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的偏離。1956—1979年的分布點(diǎn)在趨勢(shì)線下側(cè),表明此時(shí)段內(nèi)同降水量下的產(chǎn)流產(chǎn)沙量相對(duì)較少,這可能與當(dāng)時(shí)在窟野河流域修建梯田、攔沙壩、淤地壩等水土保持工程措施有關(guān)。1980—1997年趨勢(shì)線斜率增加,分布點(diǎn)在趨勢(shì)線的上側(cè),表明在此時(shí)段內(nèi)同降水量下的產(chǎn)流產(chǎn)沙量增多,并多于1956—1979時(shí)段,這可能與1956—1979時(shí)段內(nèi)的水土保持工程隨時(shí)間推移,大部分都發(fā)生了破損或淤滿而失效,攔沙效益下降,而泥沙產(chǎn)量增多有關(guān)。1998—2019年的分布點(diǎn)在趨勢(shì)線下側(cè),表明此時(shí)段內(nèi)同降水量下的產(chǎn)流產(chǎn)沙量相對(duì)較少,這可能與當(dāng)時(shí)在窟野河流域施行退耕還林(草)等水土保持工程有密切關(guān)系[12]。
圖5 累積降水量與徑流量、輸沙量的雙累積曲線
利用雙累積曲線法[13],繪制累積徑流量與累積輸沙量關(guān)系圖(圖6)。根據(jù)曲線斜率變化,可以將受人類活動(dòng)影響較小的1956—1979年作為基準(zhǔn)期,將1980—1997年和1998—2019年的徑流量與輸沙量實(shí)測(cè)值與基準(zhǔn)期實(shí)測(cè)值之差為各時(shí)段的變化量,然后由回歸方程計(jì)算得出預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之差為降水因素導(dǎo)致的減少量,人類活動(dòng)所造成的減少量為總的減少量減去降水因素導(dǎo)致的減少量[14]。
1980—1997年徑流量相比于1956—1979年徑流量減少量為2.28億m3,其中降水因素導(dǎo)致的年徑流減少量為0.32億m3,所占比例為14.25%,人類活動(dòng)因素導(dǎo)致的徑流減少量為1.96億m3,所占比例為85.75%。1998—2019年徑流量相比于1956—1979年徑流量減少量為4.85億m3,降水因素導(dǎo)致的年徑流量減少量為0.43億m3,所占比例為8.76%,人類活動(dòng)因素導(dǎo)致的徑流減少量為4.42億m3,所占比例為91.24%(表3)。
圖6 累積年徑流量-輸沙量的雙累積曲線
表3 降水與人類活動(dòng)對(duì)徑流量影響的定量分析
1980—1997年輸沙量相對(duì)于1956—1979年輸沙量減少量為0.60億m3,其中降水因素導(dǎo)致的輸沙減少量為0.10億t,所占比例為14.22%,人類活動(dòng)因素導(dǎo)致的徑流減少量為0.50億t,所占比例為85.78%。1998—2019年相對(duì)基準(zhǔn)期年徑流量減少量為1.23億m3,降水因素導(dǎo)致的年徑流量減少量為0.08億t,所占比例為6.65%,人類活動(dòng)因素導(dǎo)致的徑流減少量為1.15億t,所占比例為93.35%(表4)。
表4 降水與人類活動(dòng)對(duì)輸沙量影響的定量分析
本文通過(guò)運(yùn)用線性趨勢(shì)分析、累積距平法和雙累積曲線法等方法,分析了窟野河流域水沙周期演變特征,得出窟野河流域降水量從1956年開(kāi)始呈現(xiàn)不顯著增加趨勢(shì),而徑流量與輸沙量卻呈顯著減小趨勢(shì),降水變化與徑流量、輸沙量變化特征不一致,表明造成窟野河流域水沙減少的因素不是氣候變化引起的降水因素。
人類活動(dòng)是指人們?yōu)榱松?jì)改變地表水和地下水的空間分布和水循環(huán)過(guò)程而采取的各種活動(dòng)??咭昂恿鹘?jīng)的區(qū)域主要位于半干旱區(qū)域,這些地區(qū)長(zhǎng)期缺水,并隨著流域內(nèi)人口大規(guī)模增加,沿河灌溉以及對(duì)地下水集中連片開(kāi)采,造成窟野河地表徑流迅速減少[20]。20世紀(jì)70年代,窟野河流域開(kāi)始實(shí)施了修建水庫(kù)、灌渠、池塘等多種水利工程[21],以及梯田、淤地壩等多種水土保持工程,這些工程措施對(duì)流域水沙的減少起到一定作用[22]。20世紀(jì)80年代,窟野河流域發(fā)現(xiàn)大量煤炭資源,儲(chǔ)量占到了全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的20%,當(dāng)?shù)厝藗冮_(kāi)始了大量的煤炭開(kāi)采,其開(kāi)采量始終呈增加趨勢(shì)。隨著煤炭資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā),改變了下墊面狀況,使地表徑流的排泄方式受到影響,改變了輸沙方式。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,大規(guī)模的煤炭開(kāi)采受到政府的高度重視,并開(kāi)始了專項(xiàng)整治措施。此外,窟野河流域大規(guī)模退耕、還林還草等生態(tài)工程建設(shè),增加了植被的固水保土作用,使受到水土保持效益的面積從1%增長(zhǎng)到后來(lái)的56%[23],這些人類活動(dòng)都對(duì)流域的水沙減少起到了作用。2000年以來(lái),國(guó)家高度重視黃河流域的生態(tài)安全和高質(zhì)量發(fā)展,加大在窟野河流域生態(tài)保護(hù)投入,建成了一定數(shù)量水庫(kù)、淤地壩、塘壩和溝渠,并且這些工程和過(guò)去的退耕還林還草等工程一起發(fā)揮作用,使得窟野河流域水沙明顯減少。李慧娟等[20]利用窟野河水文年鑒數(shù)據(jù),采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)、突變點(diǎn)檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法,分析了窟野河流域1956—2015年徑流量和輸沙量變化,得出氣候變化對(duì)徑流量和輸沙量減少的貢獻(xiàn)率分別為18.53%,3.59%,而人類活動(dòng)對(duì)徑流量和輸沙量減少的貢獻(xiàn)率分別為81.47%,96.41%,退耕還林草和煤炭開(kāi)采為主的人類活動(dòng)是導(dǎo)致該流域徑流量和輸沙量減少的重要原因。郭巧林等[21]利用窟野河1956—2012年降水和水沙等數(shù)據(jù),采用線性趨勢(shì)分析、滑動(dòng)平均、累積距平等方法,得出降水對(duì)徑流和輸沙變化的影響由1980—1996年的44.85%,45.45%下降到1997—2012年的11.46%,13.54%,而人類活動(dòng)對(duì)對(duì)徑流和輸沙的影響由1980—1996年的55.15%,54.55%增加到1997—2012年的88.45%,86.46%,人類活動(dòng)是導(dǎo)致該流域年徑流量和年輸沙量減少的重要原因。趙溦等[22]利用窟野河1980—2013年水文數(shù)據(jù),采用雙累積曲線法和Mann-Kendall校驗(yàn)法,分析了水沙演變的驅(qū)動(dòng)因子,得出氣候變化對(duì)徑流和輸沙減少的貢獻(xiàn)率分別為32.3%,42.4%,而人類活動(dòng)對(duì)徑流量和輸沙減少的貢獻(xiàn)率分別為67.7%,57.6%。劉二佳等[23]利用窟野河近50 a徑流和降水?dāng)?shù)據(jù),采用小波分析法和歷時(shí)曲線法,分析了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響,得出氣候變化對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率為21.75%,而人類活動(dòng)對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率為78.25%。以上相關(guān)研究都與本研究結(jié)論一致,表明人類活動(dòng)是窟野河流域年徑流量與年輸沙量減少最主要的原因,而氣候變化引起的降水減少是次要因素。
(1) 窟野河流域多年平均降水量為439.53 mm,變化速率為0.39 mm/a,多年平均徑流量為3.23億m3,減少速率為0.095 3億m3/a。多年平均輸沙量為0.75億t,減少速率為0.023 5億t/a。
(2) 窟野河流域徑流量和輸沙量年際變化的轉(zhuǎn)折年份為1979年和1997年。
(3) 徑流量存在35~65 a和15~34 a時(shí)間尺度變化規(guī)律,輸沙量存在30~65 a,15~29 a和6~14 a時(shí)間尺度變化規(guī)律。
(4) 同基準(zhǔn)期A(1956—1979年)相比,B時(shí)期(1980—1997年)氣候變化對(duì)徑流量和輸沙量的貢獻(xiàn)率分別為14.25%,14.22%,而人類活動(dòng)對(duì)徑流量和輸沙量的貢獻(xiàn)率為85.75%,85.78%,C時(shí)期(1998—2019年)氣候變化對(duì)徑流量和輸沙量的貢獻(xiàn)率分別為8.76%和6.65%,而人類活動(dòng)對(duì)徑流量和輸沙量的貢獻(xiàn)率為91.24%,93.35%,氣候變化是導(dǎo)致窟野河流域水沙趨勢(shì)變化的次要原因,而人類活動(dòng)才是導(dǎo)致窟野河流域水沙變化的主要原因。