氣候變化與土地利用變化對(duì)涇河流域徑流和輸沙的影響.pdf

1、受氣候變化和土地利用變化的影響，近40年間，黃土高原涇河流域的徑流大幅減少，水沙問題日漸突出，已威脅到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和居民的生產(chǎn)生活。然而，氣候變化和土地利用變化在流域徑流變化中的貢獻(xiàn)，以及時(shí)空差異尚不清楚，這大大限制了應(yīng)對(duì)氣候變化和合理調(diào)控水資源的客觀性和科學(xué)性。因此，本文基于1966-2005年間涇河流域11個(gè)水文站和14個(gè)氣象站實(shí)測的月水文數(shù)據(jù)和日氣象數(shù)據(jù)，以及1985-2000年間的3期遙感解譯數(shù)據(jù)，計(jì)算并分析1966-2005

2、年涇河流域徑流、泥沙、氣候以及土地利用的時(shí)空變化，并且應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定量區(qū)分出氣候變化和土地利用變化在流域徑流變化中的貢獻(xiàn)及其時(shí)空差異。結(jié)果如下：
　?。?）徑流變化1966-2005年，涇河流域的徑流大幅減少，其年均徑流深從1966-1975年的43.1mm，下降到1996-2005年的22.7mm，下降了47.3％。各季節(jié)徑流也在減少，其中以春季和秋季的徑流減少最為顯著，其年均徑流深分別由1966-1975年的7.4mm和1

3、5.4mm，減少到1996-2005年的3.2mm和6.7mm，分別減少了57.3%和56.3%。夏季徑流減少最不顯著，其年均徑流深由1966-1975年的16.0mm，減少到1996-2005年的10.6mm，減少了33.7%。徑流變化在空間上也不均勻，其中以涇西區(qū)和涇南區(qū)的徑流減少最顯著，其年均徑流深分別由1966-1975年的133.7mm和44.8mm，減少到1996-2005年的52.4mm和17.2mm，分別減少了60.8%

4、和61.6%。涇中區(qū)的年均徑流深由1966-1975年的32.1mm，減少到1996-2005年的20.3mm，減少了36.8%。涇北區(qū)的徑流變化最不明顯，其年均徑流深由1966-1975年的20.2mm，增加到1996-2005年的21.2mm，增加了4.9%。
　?。?）輸沙變化20世紀(jì)60年代涇河流域年均輸沙量為3.0249億t/a，年均輸沙模數(shù)為6672 t/(km2·a)；輸沙等級(jí)為強(qiáng)度。但輸沙等級(jí)在空間上分布不均，其中

5、以輸沙等級(jí)為極強(qiáng)度和強(qiáng)度的河段為主，其面積占流域面積的72.6%，年均輸沙量占流域總量的86.0%。自上世紀(jì)70年代以來，涇河流域年均輸沙量開始減少，至90年代已減至2.6578億t/a，較60年代下降了12.1%，減沙主要發(fā)生在輸沙等級(jí)為極強(qiáng)度的河段，其90年代年均輸沙量比60年代下降了23.9%，減沙量占流域總減沙量的93.5%。
　?。?）氣候變化涇河流域的氣候正趨于干旱化，年干旱強(qiáng)度（NDDS）由1966-1975年的48

6、.2天/年，增加到1996-2005年的69.1天/年，增加了43.4%。在不同季節(jié)，干旱化均以干旱面積（PDSI）的擴(kuò)大為主要特征，其中春季、夏季、秋季和冬季中度以上等級(jí)的干旱面積，分別由1966-1975年的16.5%、20.3%、21.4%和11.9%，增加到1996-2005年的50.4%、48.0%、51.7%和47.9%，分別增加了2.1倍、1.4倍、1.4倍和3.0倍。氣候干旱化在空間上也不均勻。其中以涇中區(qū)干旱化最顯著，

7、其年干旱強(qiáng)度由1966-1975年的45.8天/年，增加到1996-2005年的68.5天/年，增加了49.8%。涇北區(qū)干旱化最不明顯，其年干旱強(qiáng)度由1966-1975年的55.5天/年，增加到1996-2005年的75.8天/年，增加了36.6%。
　?。?）土地利用變化1986-2000年，涇河流域的耕地和林地面積比例均有所增加，分別從1986年的39.8%和8.2%，增加到2000年的57.8%和25.3%，分別增加了18.

8、0%和17.1%；草地面積比例從1986年的50.4%，減少到2000年的16.6%，減少了33.8%；城鎮(zhèn)用地和水體等其它土地利用類型的面積比例，從1986年的1.6%，減少到2000的0.3%，減少了1.3%。
　　然而，在不同亞區(qū)，各種土地利用類型的面積變化并不一致。其中耕地的面積比例在涇南區(qū)、涇西區(qū)、涇中區(qū)和涇北區(qū)增加的幅度依次增大，分別從1986年的54.8%、37.5%、36.0%和32.6%，增加到2000年的55.

9、0%、48.4%、58.8%和64.4%，分別增加了0.2%、10.9%、22.8%和31.8%。林地的面積比例在涇南區(qū)、涇西區(qū)、涇中區(qū)和涇北區(qū)增加的幅度依次減小，分別從1986年的11.9%、11.6%、9.0%和3.0%，增加到2000年的38.5%、31.8%、25.4%和6.1%，分別增加了26.6%、20.2%、16.4%和3.1%。涇北區(qū)、涇中區(qū)、涇西區(qū)和涇南區(qū)草地的面積比例，分別從1986年的64.1%、53.2%、48.

10、3%和31.1%，減少到2000年的29.4%、15.5%、19.4%和6.0%，分別減少了34.7%、37.7%、28.5%和25.1%。涇北區(qū)、涇中區(qū)、涇西區(qū)和涇南區(qū)城鎮(zhèn)用地和水體等其它類型的面積比例，分別從1986年的0.3%、1.8%、2.6%和2.2%，減少到2000年的0.1%、0.3%、0.4%和0.5%，分別減少了0.2%、1.5%、2.2%和1.7%。
　?。?）氣候變化和土地利用變化的水文作用在1966-200

11、5年間涇河流域年徑流深相比于1966-1975年大幅減少了20.4mm（47.3%）的過程中，氣候強(qiáng)烈趨于干旱（年干旱強(qiáng)度增加43.4%），而土地利用變化不明顯，其中氣候變化導(dǎo)致年徑流深減少了17.8mm，對(duì)總減少量的貢獻(xiàn)率為87.0%，土地利用變化導(dǎo)致年徑流深減少了2.6mm，對(duì)總減少量的貢獻(xiàn)率為13.0%。
　　但在不同季節(jié)，徑流的變化以及氣候變化、土地利用變化在其中的作用并不一致。其中春季和秋季徑流減少對(duì)全年貢獻(xiàn)最顯著，年徑

12、流深總共減少了12.9mm，占全年總減少量的63.2%，在這一過程中，氣候變化的貢獻(xiàn)率分別為87.0%和88.4%。夏季年徑流深減少了5.4mm，減少量對(duì)全年的貢獻(xiàn)為26.5%，氣候變化對(duì)徑流減少的作用異常顯著，貢獻(xiàn)率為97.8%。冬季年徑流深僅減少了2.2mm，對(duì)全年貢獻(xiàn)甚微，土地利用變化在其中的貢獻(xiàn)為56.4%，高于氣候變化的43.6%。
　　徑流的變化以及氣候變化、土地利用變化在其中的作用也存在明顯的空間差異。其中涇西區(qū)作為

13、涇河流域最主要的水源地，其年徑流深總共減少了81.3mm，減幅為60.8%。在這一過程中，氣候變化的貢獻(xiàn)率為70.7%，高于土地利用變化的29.3%。涇南區(qū)年徑流深減少了23.3mm，減幅為52.0%，氣候變化在徑流減少中的作用異常顯著，貢獻(xiàn)率為98.8%。涇中區(qū)的年徑流深減少了11.8mm，減少了36.8%。然而氣候變化卻使得年徑流深減少了15.8mm，對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率為134.1%，而土地利用變化使得徑流增加了4.0mm，對(duì)徑流增