为了研究小流域不同时间尺度下径流泥沙关系和影响因素, 基于刘家沟小流域2006—2020年降雨、径流、泥沙状况, 结合Mann-Kendall秩相关检验,分析径流量及输沙量趋势变化。
刘家沟小流域地处三峡库区腹心重庆万州天城镇万河村，地理坐标为E 108°21′45″，N 30°53′45″。刘家河小流域面积1.64 km2，全长3.10 km，沟壑密度1.89 km/km2，海拔452~1 042 m，年平均气温18.10 ℃，最高气温42.10 ℃，≥10 ℃积温6 625.7 ℃，无霜期349 d，属亚热带湿润季风气候。土地利用以耕地、园地、林地和牧草地为主，土壤类型以棕紫色沙壤、黄壤、水稻土和石灰土为主。平均土层厚度20 cm，土壤侵蚀模数2 826 t/(km2 ·a)。据2006—2020年资料统计，流域年平均降雨量1 258.51 mm，最大年降雨量1 717.30 mm(2017年)，最小年降雨量1 042.41 mm(2010年)。
数据来源于重庆万州刘家沟小流域监测站，监测站建于2004年，2005年开始运行，数据较完整，主要包括刘家沟2006—2020年降雨量、洪水水文要素(流量、含沙量)、逐次洪水测验成果(径流量、输沙量)等实测资料。运用数理统计分析径流量、输沙量年际变化[13]，利用多年各月径流量及输沙量计算年内径流量和输沙量[14]。结合Mann-Kendall秩相关检验分析刘家沟小流域径流量及输沙量趋势变化[15]，幂函数拟合方程反映径流泥沙的相关性情况[16-17]。基于刘家沟小流域2006、2010和2017年的3期遥感影像数据，结合流域土地利用现状及实测资料，根据GB/T 21010—2007《土地利用现状分类》将小流域土地利用类型划分为耕地、园地、林地、草地、建设用地和其他土地等6类。通过Excel、SPSS 24.0、ERDAS IMAGINE和ArcGIS 10.2等软件对数据进行描述统计、相关分析等处理。
1) 小流域年输沙量变异系数大于年径流量和年降雨量变化程度。小流域年均径流量、输沙量和洪峰流量分别为58.20万m3/s、206.00t和12.49m3/s，最大径流系数(0.38，2017年)为最小径流系数(0.16，2019年)的2.38倍。
2) 小流域径流量和输沙量均随时间呈总体增大趋势，两者突变发生时间一致。径流量显著突变点在2018年，而输沙量突变点发生在2006、2012和2020年，主要由于期间小流域内天然气建设工程的人为扰动活动引起的。
小流域年径流泥沙突变点检测
3) 年降雨量对小流域径流量的影响较大，对年输沙量影响不明显。年降雨量与年径流量呈显著相关(决定系数为0.7454)，年降雨量与输沙量呈正向相关(决定系数为0.3658)，表明刘家沟小流域监测资料数据质量良好。
小流域径流泥沙与年降雨量关系
4) 水土保持生态修复工程总体上降低小流域产流产沙量。小流域生态修复工程效应发挥年份与径流泥沙突变年份一致，降雨、土地利用类型、植被覆盖度是影响小流域输沙量的主要因素，应同步实时监测坡面水土保持措施对小流域径流泥沙影响的贡献。
本研究由国家自然科学基金"紫色土坡耕地耕层质量对侵蚀/管理响应机制试验研究"(41771310)资助。
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