水
２００８年７月
文章编号：０５５９．９３５０（２００８）０７－０７６７．０６利ＳＨＵＩＬＩ学ＸＵＥＢＡＯ报第３９卷第７期
黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应
索安宁１’２，李金朝２，王天明２，葛剑平２
（１．国家海洋环境监测中心，辽宁大连１１６０２３；２．北京师范大学生命学院，北京１００８７５）
摘要：本文以黄土高原中部的油河流域为例，利用３个不同时期的遥感影像分析了１９７７年以来的油河流域的土地利用变化特征，在此基础上，选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数，通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析，区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程。研究结果认为：１９８０年以来，流域水土流失明显趋缓，以１０年为尺度得出的平均值，径流深度减少了３２．７５ｍｍ，侵蚀模数减少了７７８“ｋｍ２。水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的，降水量变化的贡献很小。耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性，坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因。
关键词：土地利用变化；水土流失；黄土高原；、衲河流域
中图分类号：Ｓ７１５．３文献标识码：Ａ
流域是地表水资源集合的一个封闭单元，它是与水文发生过程有关的区域尺度研究的最佳单元，它代表了水与自然特征、人类水土资源利用相关的物质迁移的自然空问综合体¨。－。流域尺度上，土地利用变化对水文过程有着重要的影响，它可以直接导致流域水文过程的改变，进而对流域生态、环境以及经济发展等方面产生显著的影响，因此，流域尺度上土地利用／覆被变化的水文效应越来越成为人们关注的焦点ｂ“Ｊ。尽管基于模拟、试验和观察等手段研究植被覆盖与水文过程之间的关系已有很多报道∽“训，但有关土地利用变化对水文过程影响的研究，是随着全球范围内ＩＧＢＰ和ＬＵＣＣ计划的推行，才逐渐被人们重视起来的¨川。近年来，有关土地利用，覆被变化对流域水文过程的影响问题出现了一些研究结果¨．ｚ’４．ｔｈｌ２－，由于不同地带的区域特征不同，要建立土地利用变化对流域水文过程影响的一般理论体系，仍需开展大量的典型区实例研究、不断深入总结经验。黄土高原地区是世界上水土流失最严重的区域，水土流失是黄土高原流域水文过程的主要特征¨引。近几十年来，随着黄土高原社会经济的不断发展，土地利用／覆被格局发生了巨大的变化¨４’抬ｏ，并由此改变了区域植被、水文等过程，继而引发出对水土流失的影响问题。为此，本文以黄土高原中部六盘山东麓的油河流域作为典型研究区域，揭示黄土高原中、大尺度上土地利用／覆被变化对流域水土流失的影响机理。
ｌ研究区概况
’衲河流域处于六盘山区的林灌土地利用区向黄土高原的农业土地利用区的过渡地带，流域面积１６４５ｋｍ２。流域中、上游为六盘山区，下游为黄土残塬沟壑区，海拔１１００．２４３０ｍ，属于温带大陆性季风气候，流域多年降水量５３０一６５０咖。油河发源于六盘山南部，流经黄土残塬沟壑，在泾川县城西汇人泾河，是泾河上游的最大支流之一，也是泾河的主要径流来源。在油河下游汇入泾河之前有黄河水利委员的袁家庵水文站，具有１９５８—２００３年的连续水文观测记录，可代表流域上游多年来的地表水文状况。
收稿日期：２０Ｄ７彤一１２
基金项目：国家基础研究发展规划（９ｒ７３）项目（２００２ｃＢｌｌｌ５０７）；国家科技攻关项目（２０叫ＢＡ５∞Ｂ２２）
作者简介：索安宁（１９ｒ７７一），甘肃庆阳人．博士，主要从事生态系统分析与区域评价方面的研究。Ｅ．ｍ已ｉｌ：∞ｎ７２０＠ｇｉＭ．ｍ一７６７—
２０世纪７０年代以前，流域中、上游土地利用一直以森林灌丛为主，植被覆盖度很高。７０年代以后随着农村土地改革和社会经济的发展，流域内人口急剧膨胀，生活和生产资料需求的增长，使流域土地利用／覆被发生了巨大的变化，使河流水文过程也随之发生了巨大变化。
２研究方法
２．１土地利用变化数据采集土地利用／覆被变化的空间动态利用遥感影像来监测，采用了遥感影像ＭＳＳ（１９７７）、ＴＨ（１９９０）和ＥＴＭ（２０００）数据。在土地利用变化信息提取过程中，参考了地形图、区域专题研究资料和图件等资料。对上述３个时期的遥感影像数据进行地理坐标配准和几何精校正，然后在经过几何精校正的遥感影像上进行计算机屏幕人机交互判读，土地利用类型划分采用中国科学院资源环境数据库中的１：１０万土地利用分类系统，并根据、讷河流域土地利用特点，将流域土地利用类型划分为９个类型：耕地、有林地、灌木地、疏林地、高密度草地、中密度草地、低密度草地、水域及居住和工矿用地。
［二］降水
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图ｌ研究流域降水与水土流失多年动态与年内分配
２．２土地利用变化与水土流失关系分析目前，在进行土地利用／覆被变化对水文过程影响研究中，水文过程数据多是长期观测的连续数据，土地利用数据则是间隔观测的数据，利用统计分析中的多种趋势分析方法和回归拟合方法是进行土地利用对水文过程影响研究的常用研究手段【２’４’５’１引。
从图１（ａ）可以看出，在１９５８～１９８０年间，径流过程与降水过程之间具有较好的相关性，从１９８０年以后，径流过程与降水过程之间逐渐明显分离，故利用１９５８一１９８０年的流域下游的径流、输沙观测数据和同期流域平均降水观测数据，建立相关回归方程，分析其显著性和拟合误差，确定径流、输沙过程随降水变化的模拟模型。利用这些模型来获取１９８０年以后假定无土地利用变化的径流过程Ｑ。和侵蚀过程形，，无土地利用变化和无降水量变化的径流过程Ｑ：和侵蚀过程耽，并用实际径流过程Ｑ。、实际侵蚀过程眠做比较，来评价降水量变化和地表属性变化分别对径流过程和侵蚀过程的影响。
选择对径流过程影响最大的耕地类型，利用线性分段插补技术，获得１９７７—２０００年２４年连续的耕地面积变化数据序列，线性插补方法是基于该流域耕地面积的多年统计数据进行的。在统计分析软件ｓＰＳｓ８．０下，用耕地面积变化数据序列和地表属性变化导致的水土流失变化数据序列做相关分析，来评价水土流失对耕地变化的响应。
３结果分析
３．１±地利用格局的动态变化特征表１可以看出，１９７７年土地利用的分布中，各类草地（高密度草地、中密度草地和低密度草地）的面积最大，占到流域总面积的４１．２４％，其次是对地表覆盖较好的各类林地（有林地、灌丛地和疏林地），分别占到流域总面积的１９．３２％、５．３５％和１２．１４％。而耕地面积仅占一７６８一
流域总面积的１８．４９％。１９７７年以后，随着流域农村土地改革的进行和流域社会经济的发展，流域各类土地利用／覆被格局都发生了巨大变化。１９９０年，耕地面积达到了流域总面积的３２．６１％，２３年间增加了７６．３７％，主要分布于流域中上游山区的各类林地（有林地、灌丛地和疏林地）分别减少到流域总面积的１３．１７％、６．２０％和６．９９％；高、中、低密度草地分别占到流域总面积的１０．４０％、１４．４０％和８．２９％。２０世纪９０年代以后，由于流域社会经济的发展和区域管理政策的改进，２０００年耕地面积缩减到流域总面积的２３．７０％；有林地面积有所增加，疏林地面积持续减少，高、中密度草地面积也都有一定的增加，另外，由于流域经济社会和工矿业（煤矿业）的发展，居住工矿用地也达到流域总面积的６．３８％。
表ｌ讷河流域１９７７年以来土地利用／覆被变化特征
２３年以来，’讷河流域耕地面积增加了２８．１８％，而有林地和疏林地面积分别减少了２５．３８％和４２．４２％，高密度草地面积减少了１８．１ｌ％，相应地中、低密度草地分别增加了１２．４５％和３６．４７％，居住工矿用地２７０．９３％。以上分析说明自２０世纪７０年代以来，’讷河流域土地利用发生了巨大的变化，总体土地覆被具有明显的土地退化趋势。
３．２流域水土流失的变化趋势’讷河中上游山区是流域径流的主要形成区，而中ｊ下游的黄土沟壑区是侵蚀泥沙主要来源区。流域下游袁家庵水文站多年（１９５８—２００３年）来的实测资料表明（图１），油河流域多年平均年径流总量ｌ，４４亿ｍ３，平均径流深度为６５．０７咖，多年平均年输出泥沙量为３４３．７４万ｔ，流域多年平均侵蚀模数为１５５３．２０ｔ，ｋｍ２，最大年侵蚀模数为８８１１．５７ｔ／ｋｍ２，最小年侵蚀模数为１３５．５６ｔ，ｋｍ２。１９８０年以来，’讷河流域水土流失变化存在持续的走低趋势，ｌＯ年尺度的平均值，径流深度减少了３２．７５ｍｍ，侵蚀模数减少了７７８ｔ／ｋｍ２。水土流失的变化存在明显的季节差异，汛期径流深度平均减少６９．４７咖，侵蚀模数平均减少１０６３．２６ｔ／ｋｍ２，枯季径流平均仅减少１１．６姗。２０世纪９０年代以来，径流深度、侵蚀模数和水土流失的年际变化Ｃ，均出现了明显的递减趋势。根据线性回归趋势的斜率分析年平均变化速率，年径流深度年平均递减１．２４咖，侵蚀模数年平均递减３７．５６“ｋｍ２。鉴于流域水土流失的年内汛、枯期分布特点，选择年内径流变化较大的汛期（６一１１月份）和枯季（１２月份至次年５月份）的径流、输沙过程变化反映流域水土流失的演化特征。与年径流深度、侵蚀模数变化过程相似，流域季节径流、侵蚀也呈现出较为明显的递减变化，其中汛期径流深度的递减率为２．１２删Ｉｌ，ａ，侵蚀模数的递减率为４３．７９“ｋｍ２，枯季径流深度的递减率为０．８删“ａ，汛期的径流减少幅度要大于枯季的减少幅度。２０世纪９０年代１０年汛、枯季径流比２０世纪６０年代同期分别减少了４４．６３栅，侵蚀模数减少了４２％，尤其是在１９９０年以后，８月份径流深度变化幅度一直在１０舢以内，没有出现大于５．Ｏｍ的高水位。
３．３土地利用变化与水土流失变化的关系由图２可以看出。在１９８０年以前降水与径流、侵蚀之间有较好的同步变化关系，１９５８一１９８０年间的降水和径流、输沙数据之间具有显著的线性关系（Ｐ＜Ｏ．０５）。利用回归分析，获得降水与水土流失各参数之间的统计方程，列于表２。
表２降水与水土流失参数变量之间的回归统计方程一７６９—
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（ａ）年份Ｉｂ）
图２研究区水土流失过程的５年滑动平均变化趋势
对表２方程进行误差校核，以此来模拟１９８０年以后水土流失各参数的变化过程，对比模拟结果和
实测结果，分析拟合的均方根误差（肋ｓＥ）和尬分布情况（表３），２０世纪８０年代以前，水土流失过程各参量的降水模型模拟结果的Ｒ椰Ｅ较小，各变量相对误差也比较小。从２０世纪８０年代以来，年均径流深度和侵蚀模数的模拟误差急剧增加，８０年代的相对误差分别达到３２．４０％和２１．３５％，到９０年代进一步发展到３５．７６％和４５．８８％。说明白８０年代以来，降水对水土流失的影响显著减弱，尤其是９０年代，降水对水土流失的影响进一步减弱。汛、枯季水土流失存在较大的差异，汛期水土流失模拟结果的相对误差在７０年代仅为１１．３５％和８．１７％，８０年代增加到３０．８８％和１３．２９％，９０年代分别达到５５．６４％、１９．７２％；枯季径流在７０年代为２４．６２％，到９０年代发展到５１．６５％。反映出汛期水土流失与降水关系始终较为密切，而枯季径流从８０年代开始减弱了与降水的关系，９０年代以后与降水的关系进一步减弱。
表３降水模型对水土流失过程各参数的模拟误差及其年代变化
上述结果表明，、讷河流域水土流失自１９８０年以后呈现明显的持续递减变化。为了区别降水量变化
和地表土地利用／覆被变化分别对水土流失变化的影响，假定１９７１。２０００年间降水量仍保持１９５８．１９８８年间的趋势，以这种降水趋势（５年滑动平均趋势）作为水土流失模型的输入，来模拟降水趋势和土地利用／覆被都未发生变化情景下１９７ｌ一２０００年问的水土流失变化过程；以１９７１。２０００年的降水趋势（５年滑动平均趋势）作为模型输入，模拟土地利用，覆被不变情景下１９７１。２０００年的水土流失动态。这样就可以分离出研究区在降水量和土地利用都无变化、降水量变化而土地利用无变化两种情景下的水土流失过程，并和实际情况（降水量和土地利用都发生变化）进行对比（图３）。
根据以上模拟结果，可以分离出降水量和土地利用／覆被变化分别引起流域水土流失变化的时间序
列。以土地利用／覆被变化产生的水土流失变化对流域耕地面积变化序列做响应分析（图４），可以看出，径流深度和侵蚀模数都对耕地面积数量变化都有一定的响应关系，随着耕地面积比例的增大，径流深度和侵蚀模数都有增大趋势，不过他们之间的相关程度并不是特别显著（Ｐ＜０．１）。
４结论与讨论
利用黄土高原油河流域下游出水口４０多年的水文观测数据和流域４０多年的降水数据，建立基于
统计回归分析方法的降水与水土流失各参数的模型，分离出了降水量变化和地表属性变化分别引起的一７７０—
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Ａ实际观测值；Ｂ降水变化模拟值；ｃ降水和土地利用都未变的模拟值
图３降水和地表属性变化分别对水土流失的影响
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耕地比例（％）
图４水土流失指标对耕地比例变化的响应耕地比倒（％）
水土流失变化量，并对地表属性变化导致的水土流失变化与同期耕地面积变化的数据序列响应分析，获得如下结论：、讷河流域近２０多年来，水土流失变化存在持续的走低趋势，１０年尺度的平均值，径流深度减少了３２．７５咖，侵蚀模数减少了７７８ｔ／ｋｍ２；水土流失的变化存在明显的季节差异，汛期径流深度平均减少６９．４７啪，侵蚀模数平均减少１０６３．２６ｔ，ｋｍ２，枯季径流平均仅减少１１．６ｍｍ。对降水量变化和地表属性变化的不同情景模拟发现，２０世纪７０年代以来，油河流域水土流失的变化主要由地表属性变化引起的，降水量变化的贡献很小。地表属性变化导致的年径流深度和年侵蚀模数变化都对耕地面积变化有一定的相关关系，耕地面积的变化是导致流域水土流失显著变化主要原因。另外，流域内从２０世纪８０年代初开始的坡耕地改梯田的农田水利建设改变了流域的水文循环流程，从而大大削弱了流域地表径流，这也是影响水土流失变化的重要原因。
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（责任编辑：吕斌秀）
一７７２—
黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：索安宁， 李金朝， 王天明， 葛剑平索安宁(国家海洋环境监测中心,辽宁,大连,116023;北京师范大学,生命学院,北京,100875)， 李金朝,王天明,葛剑平(北京师范大学,生命学院,北京,100875)水利学报JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING2008,39(7)10次
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水
２００８年７月
文章编号：０５５９．９３５０（２００８）０７－０７６７．０６利ＳＨＵＩＬＩ学ＸＵＥＢＡＯ报第３９卷第７期
黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应
索安宁１’２，李金朝２，王天明２，葛剑平２
（１．国家海洋环境监测中心，辽宁大连１１６０２３；２．北京师范大学生命学院，北京１００８７５）
摘要：本文以黄土高原中部的油河流域为例，利用３个不同时期的遥感影像分析了１９７７年以来的油河流域的土地利用变化特征，在此基础上，选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数，通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析，区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程。研究结果认为：１９８０年以来，流域水土流失明显趋缓，以１０年为尺度得出的平均值，径流深度减少了３２．７５ｍｍ，侵蚀模数减少了７７８“ｋｍ２。水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的，降水量变化的贡献很小。耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性，坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因。
关键词：土地利用变化；水土流失；黄土高原；、衲河流域
中图分类号：Ｓ７１５．３文献标识码：Ａ
流域是地表水资源集合的一个封闭单元，它是与水文发生过程有关的区域尺度研究的最佳单元，它代表了水与自然特征、人类水土资源利用相关的物质迁移的自然空问综合体¨。－。流域尺度上，土地利用变化对水文过程有着重要的影响，它可以直接导致流域水文过程的改变，进而对流域生态、环境以及经济发展等方面产生显著的影响，因此，流域尺度上土地利用／覆被变化的水文效应越来越成为人们关注的焦点ｂ“Ｊ。尽管基于模拟、试验和观察等手段研究植被覆盖与水文过程之间的关系已有很多报道∽“训，但有关土地利用变化对水文过程影响的研究，是随着全球范围内ＩＧＢＰ和ＬＵＣＣ计划的推行，才逐渐被人们重视起来的¨川。近年来，有关土地利用，覆被变化对流域水文过程的影响问题出现了一些研究结果¨．ｚ’４．ｔｈｌ２－，由于不同地带的区域特征不同，要建立土地利用变化对流域水文过程影响的一般理论体系，仍需开展大量的典型区实例研究、不断深入总结经验。黄土高原地区是世界上水土流失最严重的区域，水土流失是黄土高原流域水文过程的主要特征¨引。近几十年来，随着黄土高原社会经济的不断发展，土地利用／覆被格局发生了巨大的变化¨４’抬ｏ，并由此改变了区域植被、水文等过程，继而引发出对水土流失的影响问题。为此，本文以黄土高原中部六盘山东麓的油河流域作为典型研究区域，揭示黄土高原中、大尺度上土地利用／覆被变化对流域水土流失的影响机理。
ｌ研究区概况
’衲河流域处于六盘山区的林灌土地利用区向黄土高原的农业土地利用区的过渡地带，流域面积１６４５ｋｍ２。流域中、上游为六盘山区，下游为黄土残塬沟壑区，海拔１１００．２４３０ｍ，属于温带大陆性季风气候，流域多年降水量５３０一６５０咖。油河发源于六盘山南部，流经黄土残塬沟壑，在泾川县城西汇人泾河，是泾河上游的最大支流之一，也是泾河的主要径流来源。在油河下游汇入泾河之前有黄河水利委员的袁家庵水文站，具有１９５８—２００３年的连续水文观测记录，可代表流域上游多年来的地表水文状况。
收稿日期：２０Ｄ７彤一１２
基金项目：国家基础研究发展规划（９ｒ７３）项目（２００２ｃＢｌｌｌ５０７）；国家科技攻关项目（２０叫ＢＡ５∞Ｂ２２）
作者简介：索安宁（１９ｒ７７一），甘肃庆阳人．博士，主要从事生态系统分析与区域评价方面的研究。Ｅ．ｍ已ｉｌ：∞ｎ７２０＠ｇｉＭ．ｍ一７６７—
２０世纪７０年代以前，流域中、上游土地利用一直以森林灌丛为主，植被覆盖度很高。７０年代以后随着农村土地改革和社会经济的发展，流域内人口急剧膨胀，生活和生产资料需求的增长，使流域土地利用／覆被发生了巨大的变化，使河流水文过程也随之发生了巨大变化。
２研究方法
２．１土地利用变化数据采集土地利用／覆被变化的空间动态利用遥感影像来监测，采用了遥感影像ＭＳＳ（１９７７）、ＴＨ（１９９０）和ＥＴＭ（２０００）数据。在土地利用变化信息提取过程中，参考了地形图、区域专题研究资料和图件等资料。对上述３个时期的遥感影像数据进行地理坐标配准和几何精校正，然后在经过几何精校正的遥感影像上进行计算机屏幕人机交互判读，土地利用类型划分采用中国科学院资源环境数据库中的１：１０万土地利用分类系统，并根据、讷河流域土地利用特点，将流域土地利用类型划分为９个类型：耕地、有林地、灌木地、疏林地、高密度草地、中密度草地、低密度草地、水域及居住和工矿用地。
［二］降水
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图ｌ研究流域降水与水土流失多年动态与年内分配
２．２土地利用变化与水土流失关系分析目前，在进行土地利用／覆被变化对水文过程影响研究中，水文过程数据多是长期观测的连续数据，土地利用数据则是间隔观测的数据，利用统计分析中的多种趋势分析方法和回归拟合方法是进行土地利用对水文过程影响研究的常用研究手段【２’４’５’１引。
从图１（ａ）可以看出，在１９５８～１９８０年间，径流过程与降水过程之间具有较好的相关性，从１９８０年以后，径流过程与降水过程之间逐渐明显分离，故利用１９５８一１９８０年的流域下游的径流、输沙观测数据和同期流域平均降水观测数据，建立相关回归方程，分析其显著性和拟合误差，确定径流、输沙过程随降水变化的模拟模型。利用这些模型来获取１９８０年以后假定无土地利用变化的径流过程Ｑ。和侵蚀过程形，，无土地利用变化和无降水量变化的径流过程Ｑ：和侵蚀过程耽，并用实际径流过程Ｑ。、实际侵蚀过程眠做比较，来评价降水量变化和地表属性变化分别对径流过程和侵蚀过程的影响。
选择对径流过程影响最大的耕地类型，利用线性分段插补技术，获得１９７７—２０００年２４年连续的耕地面积变化数据序列，线性插补方法是基于该流域耕地面积的多年统计数据进行的。在统计分析软件ｓＰＳｓ８．０下，用耕地面积变化数据序列和地表属性变化导致的水土流失变化数据序列做相关分析，来评价水土流失对耕地变化的响应。
３结果分析
３．１±地利用格局的动态变化特征表１可以看出，１９７７年土地利用的分布中，各类草地（高密度草地、中密度草地和低密度草地）的面积最大，占到流域总面积的４１．２４％，其次是对地表覆盖较好的各类林地（有林地、灌丛地和疏林地），分别占到流域总面积的１９．３２％、５．３５％和１２．１４％。而耕地面积仅占一７６８一
流域总面积的１８．４９％。１９７７年以后，随着流域农村土地改革的进行和流域社会经济的发展，流域各类土地利用／覆被格局都发生了巨大变化。１９９０年，耕地面积达到了流域总面积的３２．６１％，２３年间增加了７６．３７％，主要分布于流域中上游山区的各类林地（有林地、灌丛地和疏林地）分别减少到流域总面积的１３．１７％、６．２０％和６．９９％；高、中、低密度草地分别占到流域总面积的１０．４０％、１４．４０％和８．２９％。２０世纪９０年代以后，由于流域社会经济的发展和区域管理政策的改进，２０００年耕地面积缩减到流域总面积的２３．７０％；有林地面积有所增加，疏林地面积持续减少，高、中密度草地面积也都有一定的增加，另外，由于流域经济社会和工矿业（煤矿业）的发展，居住工矿用地也达到流域总面积的６．３８％。
表ｌ讷河流域１９７７年以来土地利用／覆被变化特征
２３年以来，’讷河流域耕地面积增加了２８．１８％，而有林地和疏林地面积分别减少了２５．３８％和４２．４２％，高密度草地面积减少了１８．１ｌ％，相应地中、低密度草地分别增加了１２．４５％和３６．４７％，居住工矿用地２７０．９３％。以上分析说明自２０世纪７０年代以来，’讷河流域土地利用发生了巨大的变化，总体土地覆被具有明显的土地退化趋势。
３．２流域水土流失的变化趋势’讷河中上游山区是流域径流的主要形成区，而中ｊ下游的黄土沟壑区是侵蚀泥沙主要来源区。流域下游袁家庵水文站多年（１９５８—２００３年）来的实测资料表明（图１），油河流域多年平均年径流总量ｌ，４４亿ｍ３，平均径流深度为６５．０７咖，多年平均年输出泥沙量为３４３．７４万ｔ，流域多年平均侵蚀模数为１５５３．２０ｔ，ｋｍ２，最大年侵蚀模数为８８１１．５７ｔ／ｋｍ２，最小年侵蚀模数为１３５．５６ｔ，ｋｍ２。１９８０年以来，’讷河流域水土流失变化存在持续的走低趋势，ｌＯ年尺度的平均值，径流深度减少了３２．７５ｍｍ，侵蚀模数减少了７７８ｔ／ｋｍ２。水土流失的变化存在明显的季节差异，汛期径流深度平均减少６９．４７咖，侵蚀模数平均减少１０６３．２６ｔ／ｋｍ２，枯季径流平均仅减少１１．６姗。２０世纪９０年代以来，径流深度、侵蚀模数和水土流失的年际变化Ｃ，均出现了明显的递减趋势。根据线性回归趋势的斜率分析年平均变化速率，年径流深度年平均递减１．２４咖，侵蚀模数年平均递减３７．５６“ｋｍ２。鉴于流域水土流失的年内汛、枯期分布特点，选择年内径流变化较大的汛期（６一１１月份）和枯季（１２月份至次年５月份）的径流、输沙过程变化反映流域水土流失的演化特征。与年径流深度、侵蚀模数变化过程相似，流域季节径流、侵蚀也呈现出较为明显的递减变化，其中汛期径流深度的递减率为２．１２删Ｉｌ，ａ，侵蚀模数的递减率为４３．７９“ｋｍ２，枯季径流深度的递减率为０．８删“ａ，汛期的径流减少幅度要大于枯季的减少幅度。２０世纪９０年代１０年汛、枯季径流比２０世纪６０年代同期分别减少了４４．６３栅，侵蚀模数减少了４２％，尤其是在１９９０年以后，８月份径流深度变化幅度一直在１０舢以内，没有出现大于５．Ｏｍ的高水位。
３．３土地利用变化与水土流失变化的关系由图２可以看出。在１９８０年以前降水与径流、侵蚀之间有较好的同步变化关系，１９５８一１９８０年间的降水和径流、输沙数据之间具有显著的线性关系（Ｐ＜Ｏ．０５）。利用回归分析，获得降水与水土流失各参数之间的统计方程，列于表２。
表２降水与水土流失参数变量之间的回归统计方程一７６９—
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年份
（ａ）年份Ｉｂ）
图２研究区水土流失过程的５年滑动平均变化趋势
对表２方程进行误差校核，以此来模拟１９８０年以后水土流失各参数的变化过程，对比模拟结果和
实测结果，分析拟合的均方根误差（肋ｓＥ）和尬分布情况（表３），２０世纪８０年代以前，水土流失过程各参量的降水模型模拟结果的Ｒ椰Ｅ较小，各变量相对误差也比较小。从２０世纪８０年代以来，年均径流深度和侵蚀模数的模拟误差急剧增加，８０年代的相对误差分别达到３２．４０％和２１．３５％，到９０年代进一步发展到３５．７６％和４５．８８％。说明白８０年代以来，降水对水土流失的影响显著减弱，尤其是９０年代，降水对水土流失的影响进一步减弱。汛、枯季水土流失存在较大的差异，汛期水土流失模拟结果的相对误差在７０年代仅为１１．３５％和８．１７％，８０年代增加到３０．８８％和１３．２９％，９０年代分别达到５５．６４％、１９．７２％；枯季径流在７０年代为２４．６２％，到９０年代发展到５１．６５％。反映出汛期水土流失与降水关系始终较为密切，而枯季径流从８０年代开始减弱了与降水的关系，９０年代以后与降水的关系进一步减弱。
表３降水模型对水土流失过程各参数的模拟误差及其年代变化
上述结果表明，、讷河流域水土流失自１９８０年以后呈现明显的持续递减变化。为了区别降水量变化
和地表土地利用／覆被变化分别对水土流失变化的影响，假定１９７１。２０００年间降水量仍保持１９５８．１９８８年间的趋势，以这种降水趋势（５年滑动平均趋势）作为水土流失模型的输入，来模拟降水趋势和土地利用／覆被都未发生变化情景下１９７ｌ一２０００年问的水土流失变化过程；以１９７１。２０００年的降水趋势（５年滑动平均趋势）作为模型输入，模拟土地利用，覆被不变情景下１９７１。２０００年的水土流失动态。这样就可以分离出研究区在降水量和土地利用都无变化、降水量变化而土地利用无变化两种情景下的水土流失过程，并和实际情况（降水量和土地利用都发生变化）进行对比（图３）。
根据以上模拟结果，可以分离出降水量和土地利用／覆被变化分别引起流域水土流失变化的时间序
列。以土地利用／覆被变化产生的水土流失变化对流域耕地面积变化序列做响应分析（图４），可以看出，径流深度和侵蚀模数都对耕地面积数量变化都有一定的响应关系，随着耕地面积比例的增大，径流深度和侵蚀模数都有增大趋势，不过他们之间的相关程度并不是特别显著（Ｐ＜０．１）。
４结论与讨论
利用黄土高原油河流域下游出水口４０多年的水文观测数据和流域４０多年的降水数据，建立基于
统计回归分析方法的降水与水土流失各参数的模型，分离出了降水量变化和地表属性变化分别引起的一７７０—
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Ａ实际观测值；Ｂ降水变化模拟值；ｃ降水和土地利用都未变的模拟值
图３降水和地表属性变化分别对水土流失的影响
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耕地比例（％）
图４水土流失指标对耕地比例变化的响应耕地比倒（％）
水土流失变化量，并对地表属性变化导致的水土流失变化与同期耕地面积变化的数据序列响应分析，获得如下结论：、讷河流域近２０多年来，水土流失变化存在持续的走低趋势，１０年尺度的平均值，径流深度减少了３２．７５咖，侵蚀模数减少了７７８ｔ／ｋｍ２；水土流失的变化存在明显的季节差异，汛期径流深度平均减少６９．４７啪，侵蚀模数平均减少１０６３．２６ｔ，ｋｍ２，枯季径流平均仅减少１１．６ｍｍ。对降水量变化和地表属性变化的不同情景模拟发现，２０世纪７０年代以来，油河流域水土流失的变化主要由地表属性变化引起的，降水量变化的贡献很小。地表属性变化导致的年径流深度和年侵蚀模数变化都对耕地面积变化有一定的相关关系，耕地面积的变化是导致流域水土流失显著变化主要原因。另外，流域内从２０世纪８０年代初开始的坡耕地改梯田的农田水利建设改变了流域的水文循环流程，从而大大削弱了流域地表径流，这也是影响水土流失变化的重要原因。
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（责任编辑：吕斌秀）
一７７２—
黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：索安宁， 李金朝， 王天明， 葛剑平索安宁(国家海洋环境监测中心,辽宁,大连,116023;北京师范大学,生命学院,北京,100875)， 李金朝,王天明,葛剑平(北京师范大学,生命学院,北京,100875)水利学报JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING2008,39(7)10次
参考文献(20条)
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1. 李广.黄高宝.Li Guang.Huang Gaobao 雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响[期刊论文]-农业工程学报2009,25(11)
2. 于开芹.冯永军.郑九华.李新举.李政.Yu Kaiqin.Feng Yongjun.Zheng Jiuhua.Li Xinju.Li Zheng 城乡交错带土地利用变化及其生态效应[期刊论文]-农业工程学报2009,25(3)
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引证文献(10条)
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6.宫渊波.陈林武.张健.罗承德 嘉陵江上游低山暴雨区植被恢复对沟道产流的影响研究[期刊论文]-水土保持学报2009(4)
7.和继军.蔡强国.刘松波 张家口不同侵蚀类型区水土流失治理模式及效益研究[期刊论文]-水土保持通报 2011(5)
8.汤青.徐勇.刘毅 黄土高原地区土地利用动态变化的空间差异分析[期刊论文]-干旱区资源与环境 2010(8)
9.卢爱刚.索安宁.张镭 基于SWAT模型的黄土高原典型区水土流失格局模拟评价[期刊论文]-水土保持研究 2011(2)
10.王计平.杨磊.卫伟.陈利顶.黄志霖 黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响——景观水平与多尺度比较[期刊论文]-生态学报 2011(19)
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