安定区降水和土地利用措施变化与产流产沙关系研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:tonight000
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气候变化与人类活动导致河川径流量和输沙量发生重大变化。本文以甘肃省定西市安定区为研究区域,1957~2016年为研究时间尺度,基于径流、输沙与降水量、土地利用措施数据及GF-1影像资料,采用面向对象的分类方法提取了检验期(2016年)土地利用信息;运用Mann-Kendall趋势分析及突变检验、Morlet小波法分析了年降水量、径流、输沙演变趋势及周期变化;运用回归分析法进行年降水量、土地利用措施(未治理地、治理地)变化对河流产流产沙变化研究,主要结论如下:(1)降水量、水沙变化特征。研究时间尺度内年降水量、径流模数和输沙模数均呈递减趋势,递减幅度年降水量较小,径流和输沙递减幅度达极显著水平(P<0.01)。径流与输沙都具有水沙同步的特征。年降水量、径流和输沙变化具有以下规律,在22~24a、8a、4a时间尺度上,均有明显的震荡周期,平均时间周期为15a、5a、3a左右。(2)土地利用措施变化特征。由于水土保持工作实施强度不同,未治理强度(坡耕地、未利用地及其他用地)呈减少趋势;治理强度(建设用地、梯田、乔木林、灌木林、经济林、荒坡种草、退耕种草、封育治理及淤地坝)呈增加趋势,但不同时段实施的水土保持措施类型不同,不同措施变化速率不同。未治理强度由1957年的99.76hm~2/km~2减少到2016年的23.58hm~2/km~2;治理地从1957年的0.05hm~2/km~2增加到2016年的76.18hm~2/km~2,年治理率1.27%。(3)年降水量(径流)、土地利用措施与水沙变化相关性分析。就线性、对数、幂函数、指数模型而言,降水量与径流呈正相关,径流与输沙呈正相关,未治理地与径流、输沙呈正相关,治理地与径流、输沙均呈负相关,且土地利用措施与径流、输沙的非线性关系大于线性关系。不同非水土保持措施与径流、输沙模数的相关性:坡耕地>未利用地及其他用地>建设用地;不同水土保持措施与径流相关性:梯田>退耕种草>经济林>灌木林>乔木林>封育>淤地坝>荒坡种草;不同水土保持措施与输沙相关性:封育>淤地坝>梯田>经济林>退耕种草>灌木林>乔木林>荒坡种草。(4)年降水量(径流)、土地利用措施对水沙影响及贡献份额分析。逐年及不同周期(3a、5a、15a),随降水量的增加,年产流量迅速增加、产流率增大;随径流模数的增加,产沙量迅速增加、产沙率呈减小趋势;随未治理强度降低,产流量、产沙量迅速减少,产流率、产沙率逐渐变小;随治理强度增加,产流量减少、产沙量稍有增加,产流率、产沙率逐渐减小。不同周期标准化残差均基本符合正态分布,但径流模数以5a、输沙模数以3a变化周期更优。通过构建降水量(径流)、未治理及治理强度与水沙变化的多元功效函数表明彼此之间达极显著水平(P<0.001);降水量、未治理地、治理地对径流模数的贡献率分别为23.08%~-0.21%、84.62%~101.86%、-7.69%~2.34%;径流模数、未治理地、治理地对输沙模数的贡献率分别达到37.35%~115.87%、35.42%~76.29%、20.58~23.84%。
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