陕北黄土高原典型流域植被恢复状况及其与水沙变化的关系

发布时间：2020-05-15 02:30

【摘要】：本研究以陕北黄土高原典型流域窟野河、无定河、延河和北洛河流域为研究对象,分析1995、2005和2015年的土地利用类型变化数据,明确退耕前后四个典型流域的六种(耕地、草地、林地、水域、城乡居民工矿用地、未利用土地)土地利用类型的时空变化;利用2000、2010和2018年植被生长旺盛期的归一化植被指数(NDVI)数据,分析流域植被的变化趋势;在此基础上,利用1960-2016年四个流域控制水文站的实测资料、收集到的已经出版或者共享的有关该区的径流侵蚀产沙资料,运用多种经典统计方法来研究1960-2016年四个典型流域的径流量、输沙量的变化趋势,同时定量研究径流量、输沙量对降水和人类活动的响应,以及植被覆盖变化与径流量、输沙量的关系。主要研究结论如下:(1)陕北黄土高原典型流域的土地利用类型在退耕还林(草)工程实施后发生了明显变化。草地分布在窟野河流域的中北部、无定河流域上中游、延河流域整个区域,尤其是在流域东部以及北洛河流域北部地区明显增加。并且,四个典型流域的耕地动态度均为负值,说明其面积都在减少;林地和城乡、工矿居民用地的动态度都为正值,说明这两种土地利用面积在增加。从转移矩阵分析来看,四个典型流域在1995-2005年,2005-2015年和1995-2015年3个时段都有较多的耕地转化为草地,尤其是在1995-2005年期间,转化面积分别是407.03 km~2、1497.35 km~2、943.75 km~2、1631.94 km~2。(2)陕北黄土高原典型流域的NDVI时空分布发生明显变化。从2000年、2010年和2018年植被生长旺盛期的归一化植被指数(NDVI)空间分布来看,随着时间的推移,四个典型流域的NDVI都在增加,增加量最明显的区域为窟野河北部、无定河东南部、延河东北部和北洛河北部;四个典型流域NDVI在(0,0.3]区间的稀疏植被覆盖面积都在不断减少,窟野河、无定河、延河和北洛河分别减少了58.71%、47.21%、2.74%和3.16%,减幅最大的是窟野河流域;NDVI在(0.7,1]区间的高植被覆盖面积都在不断增加,分别增加了6.1%、2.43%、50.17%和19.13%,增幅最大的是延河流域。从年际变化看,四个典型流域2000-2016的年NDVI平均值从大到小依次为北洛河(0.43)延河(0.34)窟野河(0.23)无定河(0.22),北洛河的植被覆盖状况最好;典型流域的NDVI波动趋势与降水具有一致性,但有一定的滞后,在窟野河和无定河流域表现得更为明显,说明植被对降水的响应比较敏感。(3)1960-2016年,陕北黄土高原典型流域的径流量和输沙量呈现明显下降的趋势。径流量突变年份分别是1994年、1981年、2003年和1998年,而输沙量分别在2002年、2000年、2006年和2005年发生了突变。通过“水文法”分析,发现偏北的窟野河和无定河流域的人类活动(如水土保持和环境恢复运动)在径流量和输沙量的变化中发挥了更为突出的作用;而对于偏南的延河和北洛河流域,降水对径流量和输沙量的减少作用大于人类活动的影响。四个典型流域各区域NDVI变化与径流量、输沙量关系相对复杂:在延河和北洛河流域的径流呈减少趋势,但二者相关性较差;四个典型流域年均NDVI的变化趋势和年均输沙量的变化趋势呈负相关,NDVI和输沙量的皮尔逊相关系数为-0.664、-0.588、-0.457、-0.775。
【图文】：

图 2-1 陕北黄土高原典型流域Fig. 2-1 The typical basins in the Loess Plateau of northern Shaanxi Province, China表 2-1 陕北黄土高原典型流域基本概况Tab. 2-1 Basic characteristics of typical basins in the Loess Plateau of northern Shaanxi Province, China流域Basin长度Length(km)控制区Control area(km2)平均降水AnnualPrecipitation (mm)水文站Station name经度Longitude(E)纬度Latitude(N)窟野河Kuye River242 8706 410.0温家川Wenjiachuan110°45′ 38°26′无定河Wuding River491 29662 491.1白家川Baijiachuan110°25′ 37°14′延河Yanhe River287 5891 496.0甘谷驿Ganguyi109°48′ 36°42′北洛河Beiluo River680 25154 514.2状头Zhuangtou109°20′ 34°45′

用 ArcGIS10.3 对土地利用类型和 NDVI 进行编辑统计，用 Excel2016 对径流数据进行统计分析，用 SPSS16.0 对降水，NDVI，，径流量及输沙量进行 Pearso分析，并用 OriginPro 2016 进行绘图。.4 技术路线研究对象资料收集研究土地利用数据 气象数据NDVI 数据 径流数据 输沙数据典型流域 NDVI典型流域径流、陕北黄土高原典型流域
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S157

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本文编号：2664330