多时间尺度小流域侵蚀产沙对土地利用/覆被格局的变化响应

为阐明多时间尺度小流域侵蚀产沙对土地利用/覆被格局的变化响应机制,该研究基于吕二沟流域 1982-2020年逐日降雨、水沙实测资料和土地利用/覆被数据,综合运用 K-均值聚类法、多元回归分析等方法,从年际和年内月际 2个时间尺度对比分析了不同土地利用/覆被格局下的流域侵蚀产沙变化及其与泥沙连通性指数的关系.结果表明:1)1982-2020年间,吕二沟流域由耕地为主体向农林草复合结构转变、泥沙连通性指数显著下降,可将整个研究期划分为 1982-1985年、1986-1990 年、1991-2000 年和 2001-2020 年共 4 个阶段,分别对应土地利用/覆被格局Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ.2)随着以林草地增加为主的土地利用/覆被变化,流域产流、产沙能力减弱.相较土地利用/覆被格局Ⅰ,土地利用/覆被格局Ⅳ的年均径流深显著降低;后期土地利用/覆被格局(Ⅲ和Ⅳ)下的汛期月产流产沙能力显著小于前期(土地利用/覆被格局Ⅰ).3)基于月降雨量、月最大日降雨量和月侵蚀性降雨日数 3 个降雨指标,可将研究期内的汛期月降雨划分为 4 种类型:小雨量、弱侵蚀性的A型,中雨量、弱侵蚀性的B型,大雨量、中侵蚀性的C型,大雨量、强侵蚀性的D型;在大雨量中侵蚀性的 C 型降雨下,不同土地利用/覆被格局间的月际径流深和产沙模数均不存在显著差异(P＞0.05).年际和月际尺度下,小流域产沙模数均与泥沙连通性指数呈指数递增关系,但C雨型下的关系减弱.研究为干旱半干旱区流域土地利用/覆被格局优化配置和功能提升提供科学依据.