降水和水土保持对罗玉沟流域水沙变化的影响.docVIP

降水和水土保持对罗玉沟流域水沙变化的影响 　　摘 要：流域径流和输沙对降水变化和水土保持的响应可为水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域1987-2010年的水文泥沙数据，采用Mann-Kendall法，检验流域降水、径流和输沙的变化趋势；结合流域水土保持措施的资料，探讨降水和水土保持对流域水沙变化的影响。结果显示，年降雨量和年降雨侵蚀力分别是罗玉沟流域产流和产沙的主要影响因素。年降雨量和年降雨侵蚀力在1987-2010年时期的变化趋势不显著，但年径流深和年输沙量呈显著减少趋势。这是因为坡面工程措施和植被措施改善了罗玉沟流域的下垫面条件，降低了流域的降雨产流能力和侵蚀产沙能力；沟道工程措施通过拦蓄径流泥沙，减少了对下游沟道的侵蚀。研究结果对流域治理规划具有一定的指导意义。 　　关键词：降雨；径流；输沙；水土保持 　　黄土丘陵沟壑区水土流失严重，是实现该地区可持续发展的严重制约因素。流域水土流失受降水和人类活动的双重影响[1-4]。20世纪90年代后期以来，随着黄土丘陵沟壑地区社会经济的快速发展和水土保持生态建设的大力推进，人类活动不断加剧，加之在全球气候变化的背景下，流域下垫面和降雨等水文要素进一步发生变化，从而引起黄土丘陵沟壑区流域水沙发生新的变化。降雨是导致水土流失的原动力，降雨量、降雨强度及降雨历时等降雨特征与产流产沙密切相关[5-7]。人类活动通过改变土地利用方式和实施水土保持措施来改变流域下垫面，使产流产沙机制发生变化[4，6-9]。只有了解流域水沙变化的原因，才能科学地制订流域水土流失治理方案。罗玉沟流域在土壤侵蚀类型上可作为黄土丘陵沟壑区第三副区的典型代表，也是该地区水土流失综合治理的典型流域。因此，本研究依据多年实测水文泥沙资料，分析罗玉沟流域的径流和输沙变化趋势和特征，探讨降水和水土保持对流域水沙变化的影响，以期为黄土丘陵沟壑区流域综合治理和评价提供依据。 　　1 研究区概况 　　罗玉沟流域位于天水市北郊，是渭河支流藉河左岸的一级支流，属于黄土丘陵沟壑区第三副区。流域面积72.79km2，呈狭长形，羽状沟系，平均宽度3.37km，主沟长21.63km。流域内沟壑密度为3.54km/km2。流域多年平均降水量548.9mm，年降水量最小值330.1mm，最高值842.2mm，6-9月降水量占年降水量的60%以上，雨热同期，多年平均蒸发量1293.3mm。年平均气温10.7℃，一月平均气温-2.3℃，七月平均气温22.6℃，极端最高气温38.2℃，极端最低气温-19.2℃。流域水土流失面积达到47.87km2，多年平均年径流模数为3.07万m3/（km2?y），多年平均年侵蚀模数为7500t/（km2?y）。罗玉沟流域雨量站和出口水文测验站见图1。 　　1998年，我国第一个大型水土保持生态建设项目“藉河示范区工程”开展实施，罗玉沟流域是藉河示范区主要流域之一。根据黄河水利委员会天水水土保持科学试验站的实地调查和测算，截止2006年6月底，水土流失治理面积达到2734.44hm2，其中梯田927.45hm2、乔木林665.48hm2、灌木林350.73hm2、果园740.97hm2、经济林40.69hm2，建成骨干坝2座、中型坝3座和小型坝32座。 　　2 数据来源与研究方法 　　文章所用到的罗玉沟流域的水文泥沙数据来源于黄河水利委员会天水水土保持科学试验站，数据年限为1987-2010年。 　　文章采用Mann-Kendall检验法分析罗玉沟流域的年降雨、径流和输沙时间序列的变化趋势。Mann-Kendall检验法是由国际气象组织（WMO）推荐的应用于环境数据时间序列趋势分析的方法，是一种非参数统计检验方法，与参数统计检验法相比，该方法不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，而且计算也比较简单，是目前比较常用的趋势诊断方法[10-12]。 　　累积距平法是一种较常用的判断变化趋势的方法，同时通过对累积距平曲线的观察，也可以划分变化的阶段性[11-13]。文章采用累积距平法对年降雨量变化阶段进行划分。对于序列x，其某一时刻的累积距平表示为： 　　将n个时刻的累积距平值全部算出，即可绘出累积距平曲线进行趋势分析和阶段划分。累积距平曲线呈上升趋势，表示距平值增加，呈下降趋势则表示距平值减小。从曲线明显的上下起伏，可以判断长期显著的演变趋势及持续性变化，甚至还可以诊断出发生突变的大致时间。从曲线小的波动变化可以考察其短期的距平值变化。 　　文章年降雨侵蚀力值的计算选取王万忠等（1995）建立的估算年降雨侵蚀力值的关系式[14]： 　　式中，R为年降雨侵蚀力，m?t?cm/hm2?h?y；P≥10为次降雨大于等于10mm的年降雨总量，mm；I60为年