水保所知识产出(1956---)知识库

本文以黄河中游河口镇－龙门区间（简称河龙区间）为研究对象，在分析河龙区间降水和土地利用/覆被时空变化基础上，主要研究了年际尺度土地利用/覆被变化对流域降水产流的影响及其时空分布特征，以及不同土地覆被类型下流域多年平均水平衡特征。取得的主要结果如下：
（一）、土地利用变化对流域径流年际变化影响及其时空分布格局，不同土地覆被类型下流域上下游尺度间的效应规律
1. 采用Mann-Kendall水文要素趋势分析法，分析了河龙区间38条流域近50年来径流量变化趋势及其时空分布特征。结果表明，河龙区间输入黄河的径流量整体显示出极显著的减少趋势，但不同支流间表现出一定差异。在分析的38条流域中，有29条流域的径流量年际变化呈现显著减少趋势，其余则降低趋势不明显，它们主要分布在研究区西南部。
2. 采用Pettitt方法对上述流域径流量发生明显减少的突变年份进行了定量分析，并对其空间分布特征进行分析。结果表明：28条流域年径流量具有显著的突变年份，但其发生时间在流域间表现得不一致。无定河流域内的水文站代表流域径流突变发生时间较早，为70年代前期。其余流域的径流突变时间则发生于70年代后期和80年代前期，最晚是1994年。河龙区间整体年径流量突变时间发生于1971年。
3. 采用频率分析法分析突变点前后两时段内各流域年径流量在1%、50%和90%频率上的变化程度，表明：绝大多数流域在3个频率上的径流减少量在20%-60%之间，最大减少程度分别为77.8%、63.4%和67.6%。河龙区间年际径流量在3个频率上分别减少了35.0%、40.7%和41.1%。
4. 年径流量变化趋势、突变时间以及突变年前后两时间段的减少量等指标，在流域的上下游水文站间表现出一定的尺度效应。基本可以分为3种类型，一是上游水文站径流量的各指标对土地利用/覆被变化较下游水文站敏感，如云岩河。二是下游水文站径流量对土地利用/覆被变化较上游水文站敏感，如秃尾河。三是上下游水文站间没有明显的关系，如无定河。
（二）、确定了不同土地覆被类型区条件下的区域蒸散量估算模型中的流域下垫面参数，建立了河龙区间基于多年平均的降水－土地覆被类型－产流关系
1. 建立了基于区域蒸散量估算模型的降水－土地覆被类型－产流关系，获取了相应流域下垫面参数。采用河龙区间38条流域及58个气象站1980-2000年间水文气象数据，通过对国外多年平均区域蒸散量估算模型（Zhang等，2001）进行验证和流域下垫面参数校正，探索了河龙区间不同土地覆被类型下流域水循环要素变化特征和规律。表明，西北风沙覆被区适用流域下垫面参数为0.1，南部林地覆被区适用值为1.61，中部黄土丘陵沟壑区适用值为0.45。使用校正后参数使区域水平衡估算模型对区域实际蒸散量的估计精度达到0.94。
2. 采用区域水量平衡模型及3个流域下垫面参数，对区域年际实际蒸散量进行估计，其精度达0.92，不同覆被下年际蒸散量估算误差在 10%以内。整体上，西北风沙覆被区模型估算蒸散量整体水平显示正误差，中部黄土丘陵区与南部林地覆被区整体水平显示负误差。不同土地覆被下蒸散量估算误差均随着湿润和干旱程度增加，误差增大。西北部风沙覆被区蒸散量估算误差对降水量变化最敏感，南部林区最弱，中部黄土丘陵区居中。
（三）、植树造林对区域水资源影响模拟
基于研究区100m DEM和专家经验进行了区域植被适宜性制图，并估算了不同植树造林情景下区域水资源量的变化。结果表明，相应于情景模拟I中植树区面积6.6103 km2，区域产水约为31.9mm（35.95108 m3），较现状林地覆盖下模型估计产水减少比例为5.6%；相应于情景模拟II中的植树区面积11.4103 km2，区域产水约为30.7mm（34.58108 m3），较现状地表径流量减少约9.2%。由于植树造林，区域局部减水最大达到48mm。相应于造林面积在流域中的分布，东南部流域减水比例最大达到36.0%，西北部流域减水比例分别为0.0%（情景模拟1）和0.4%（情景模拟2）。
（四）、降水产流影响因素定量分析
采用区域多年平均水平衡模型及校正参数，对河龙区间11条流域径流发生突变前后时段内，土地利用/覆被变化对多年平均径流减少程度的影响进行估算。结果表明，由于土地利用/覆被变化而减少水量占11条流域径流减少总量的46%~83%，河龙区间则是52%。河龙区间确实存在着水土保持各种措施实施面积越大，对降水产流影响越大的正相关关系。
关键词：土地利用/覆被变化，径流，蒸散，降雨，水量平衡，河龙区间，黄土高原，黄河中游