昕水河流域土地利用与植被变化对水文连通性影响研究

发布时间：2020-05-12 21:52

【摘要】：黄土高原自实施小流域综合治理和退耕还林(草)工程以来,流域径流输沙发生了显著变化,植被覆被变化很大程度解释了流域泥沙的变化。但较多研究仅侧重于探讨植被覆被面积及分布的变化,而忽略植被覆被变化引起的水文路径发生的改变。水文连通性是解释整个流域内径流泥沙输移可能性的重要途径。了解流域水文连通性的空间分布和动态变化,可以为预测流域中径流泥沙输移的潜在可能性提供依据。本文以黄土丘陵沟壑区昕水河流域为研究对象,在分析研究区不同时段(1986、1990、1995、2001、2005、2009、2015 年)土地利用与覆被变化的基础上,结合采用流域Slope-HRU指数(以水文响应单元为景观单元,考虑景观单元的坡度大小、土地利用类型以及土壤可蚀性三种因素对水土流失过程的影响而建立的“源-汇”指数)与IC(水文连通性指数),探讨了土地利用/覆被变化及土壤因素对流域水文连通性影响;并结合观测期内流域出口径流、泥沙观测,进一步探讨水文连通性变化对流域产流产沙的影响;对比探讨Slope-HRU指数与IC在量化揭示流域流域水沙输移的作用和能力。研究结果有助于理解流域土地利用覆被变化对径流侵蚀产沙的影响机制,为流域土地利用规划及植被恢复工程的构建等提供依据,进而有效推进黄土高原丘陵沟壑区域生态修复进程。主要研究结论如下:(1)1986-2015年29年间昕水河流域各种土地利用类型结构变化显著,其中变化最显著的土地类型为灌木林地,居民生活及建设用地以及耕地。居民生活及建设用地和灌木林地明显增加,从1986年到2015年分别由153.82km2增加到452.59km2和191.64km2增加到417.61km2;耕地逐年减少,由272.14km2减少到23.75km2。昕水河流域的耕地主要转化为草地和灌木林地;草地转化为灌木林地和阔叶林地;灌木林地和阔叶林地互相转化;耕地和草地是居民生活及建设用地面积的增长的主要来源。(2)1986-2015年间,流域的连通性随着土地利用覆被的变化急剧变化,流域超过50%的土地IC增大,IC值减少区域仅占30%,流域总体连通性增大,但仍有58%的区域IC值小于0。针叶林,阔叶林,灌木林和草地区域都有45%以上面积IC小于0,有较好的水沙拦截能力,并且阔叶林针叶林区域IC小于0的面积达到75%以上,在流域水土保持中其至关重要的作用。(3)Slope-HRU指数和IC都能够较好的表征流域的水沙运移能力。Slope-HRU指数仅仅能集总表征流域的水沙运移能力,虽较为准确,但不能揭示流域内各种土地利用、覆被在水土保持中的作用;IC不仅在小尺度上有较好的表征效果,可以呈现出每种景观在水沙运移过程中扮演的角色,也可以集总表征流域的水沙运移能力。(4)研究表明,针叶林、阔叶林、灌木林以及草地对各种土壤类型区域的水土保持均有较好效果。在黄绵土、潮土、冲积土土壤类型区针叶林IC普遍低于阔叶林地,明显低于草地及灌木林地。阔叶林在钙质粗骨土、中性粗骨土、中性石质土、新积土和粗骨土土壤类型中的水沙拦截效果最好。灌木林在中性石质土这种土壤类型区域的水沙拦截效果最好。草地在粗骨土和新积土两种土壤类型区域水沙拦截效果最好并且好于灌木林。本文通过分析土壤对不同植被覆盖在水沙拦截能力的影响,以及不同植被类型IC与流域产流产沙的相关性,得出,灌木林和阔叶林IC与流域产流产沙相关性最好,且在各种土壤条件下IC较低,有较好的水沙拦截能力。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文逡逑第２章研究区概况及研究方法逡逑２．１研究区概况逡逑昕水河是在山西西部流入黄河的１２条大支流中较大的一条。它起源于蒲县逡逑的摩天岭，后流向南部乔家湾后又转向西北方向，黄土川、城川河支流在隰县逡逑午城镇汇合，后折向西流，至大宁县城义亭河汇入，之后流段蜿蜒曲折，在大逡逑宁县的古镇村西北方向流入黄河。干流全长１７８ｋｍ，流域面积４３２６ｋｍ２。研究逡逑区域的昕水河流域确定为：大宁县、蒲县、隰县、吉县，主体介于东经１１０°邋６６＇？逡逑１１１°邋４０＇，北纬邋３６°邋９７’邋？３６°邋１０＇之间，总面积约邋２６８８．９５ｋｍ２。逡逑

逦■潮土逡逑图２－２研究区土壤类型分布逡逑流域内的地带性土壤多为黄绵土，如图２－２，地貌类型不同对应的土壤类型逡逑也有所不同。河谷主要为冲积土和黄绵土，东北部及南部地区主要以褐土钙质逡逑粗骨土潮土为主。盆地中的暴露地层是新生代和第四纪黄土的第三系红壤，其逡逑余３０％由基岩组成。红粘土厚度大于１００ｍ，第四纪黄土厚而厚，厚度一般为逡逑１００－２００ｍ。此外，这些岩层柔软且易于风化，为土壤侵蚀提供了物质基础。逡逑２．１．３气候条件逡逑研宄区气候类型属于中纬度暖温带大陆性季风气候，气候温和，季节性明显，逡逑夏秋季多雨，，冬春季干旱，日照充足。干燥度低于１．６，年平均温度为７°邋Ｃ？１０°逡逑Ｃ，无霜期一般超过１２０天，最长可达２００天以上。年平均日照时数达到２４００ｈ逡逑以上。在年中
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P333

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本文编号：2660891