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人类活动和气候变化对流域水沙过程的影响一直是研究的重点,特别是近些年黄河流域水沙变化急剧减少,众多学者为了厘清黄河水沙变化驱动因素,对黄河流域开展了大量研究工作。因此,关于如何定量分析气候变化和人类活动对黄河流域径流泥沙变化的影响是明确未来黄土高原生态治理的方向。本文以黄土高原延河流域为研究区,收集并整理了延河流域甘谷驿水文控制站1956-2016年径流输沙序列实测资料以及四期土地利用数据(1990、2000、2005和2010年),采用时间序列法(M-K趋势检验、累积距平)、Pettitt突变法和双累积曲线法等分析研究延河流域近61年来径流输沙序列时空变化特征,并尝试辨明降雨变化和人类活动对流域水沙变化的贡献。同时,基于流域1990-2010年四期土地利用/覆被数据,分析流域土地利用变化特征;在流域内构建SWAT模型,评价了模型在该流域的适用性。在模型验证的基础上,构建不同时期的土地利用情景,定量分析了土地利用/覆被变化对流域水沙变化的影响,揭示了黄土高原大规模退耕还林还草引起的土地利用/覆被变化对流域水沙过程的调控机制。主要研究结论如下:(1)1956-2016年延河流域甘谷驿水文控制站年径流量和年输沙量均呈极显著减小趋势(p<0.01),减少速率分别为0.18亿m~3/10a和0.10亿t/10a,1996年是流域年径流量和年输沙量发生突变性减少的转折年。影响流域径流输沙显著减少的主要因素是人类活动,其中人类活动对径流和输沙锐减的贡献率分别为89.38%和83.16%。(2)基于延河流域DEM数据、气象水文数据、土地利用数据和土壤数据,建立延河流域SWAT模型,并验证了SWAT模型在延河流域的适用性。利用甘谷驿水文站月径流泥沙数据对模型进行率定和验证,结果表明,率定期(1961-1967年)和验证期(1968-1972年)径流、泥沙的纳什系数NS和决定系数R~2均大于0.55,满足模型评价标准,能够较好地反映延河流域径流输沙逐月变化过程。(3)延河流域1990-2010年间土地利用类型随着时间的变化,其趋势主要为耕地面积显著减少,草地、林地和建设用地面积增加。其中耕地面积减少了46.54%,草地和林地面积分别增加了25.08%和16.08%,建设用地面积增加了近1.2倍。说明20世纪90年代之后我国实施“退耕还林(草)”工程和小流域综合治理措施,明显改善了流域内生态环境,使流域内耕地显著减少,草地和林地面积显著增加。(4)基于1990、2000和2010年三期土地利用数据,利用SWAT模型模拟了延河流域不同土地利用情景下的径流输沙过程,定量计算了土地利用/覆被变化对水沙影响的强度和大小。与1990年(情景S1)相比,2000年(情景S2)和2010年(情景S3)的土地利用/覆被的变化导致流域内径流量分别减少了12.11%和23.68%,输沙量分别减少了21.46%和36.91%。