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黄土高原自实施小流域综合治理和退耕还林(草)工程以来,流域土地利用格局和径流输沙发生了显著变化,本文以黄土丘陵沟壑区延河流域为研究对象,结合1990/2000/2005/2010年遥感影像资料、甘谷驿站1960-2012年径流输沙资料及数理统计等方法,研究延河流域1990-2010年下垫面变化情况及其驱动因素,分析流域水沙变化特征,探讨土地利用/覆被变化对流域水文连通性和泥沙输移比时空变化的影响,并结合RUSLE模型模拟延河流域四个时期(1990/2000/2005/2010年)土壤流失量及不同土地利用情景下侵蚀产沙量,并将模拟输沙量与甘谷驿站实测输沙量比较分析验证模型精度。研究结果有助于理解流域侵蚀产沙对下垫面环境变化的响应机制,为保护及合理利用水土资源,改善区域生态环境,有效推进黄土高原丘陵沟壑区水土保持与流域综合治理提供科学依据。主要研究结论如下:(1)Mann-Kendall趋势检验表明延河流域甘谷驿站50年来径流输沙量均呈现显著下降趋势,1998年“退耕还林(草)”工程实施之前,延河流域径流量与输沙量年平均值分别为2.195×10~8m~3和0.468×10~8t;1999-2012年径流量与输沙量平均值分别为1.408×10~8m~3和0.141×10~8t,年均径流量和输沙量减少率分别为35.85%和69.87%;Pettitt突变检验表明1996年为延河流域径流和输沙突变点,下垫面环境变化是引起径流和输沙阶段变化的主要原因。(2)1971-2012年,延河流域实测累积径流量和输沙量比模拟累积径流量和输沙量分别减少了9.579×10~8m~3和3.106×10~8t,即1999-2012年间降水变化对水沙减少贡献率分别为10.91%和18.96%;人类活动对水沙减少的贡献率分别为89.09%和81.04%,即1999-2012年,延河流域人类活动对径流输沙的减小起主导作用。(3)延河流域1990-2010年间土地利用类型转化方式为耕地向草地和林地转化,城镇化建设逐步提高。1990到2010年耕地减少了40.97%,草地增加了20.26%,林地增加了8.18%,建设用地面积增加约1.5倍。“退耕还林(草)”和小流域综合治理的实施是流域内耕地减少,林草地增加的主要原因。(4)延河流域1990-2010年连通性指数和泥沙输移比整体呈现“沟谷大、坡面小”的空间分布特点,其值变化范围分别为-11.37~0.34和0~0.50;1990-2000年延河流域主河道附近区域连通性指数有所增大,其他区域呈减小趋势,2000-2010年全流域连通性指数均呈减小趋势;1990-2010年流域主河道泥沙输移比有所增大,远离河道区域二十年间泥沙输移比均呈现减少趋势。1990-2010年延河流域连通性指数和泥沙输移比随时间推移均呈现减少趋势;2000/2005/2010年连通性指数平均值相较于1990年分别减少了9.15%、8.39%和10.89%,泥沙输移比平均值相较于1990年分别减少了11.11%、12.50%和17.14%。(5)延河流域1990-2010年侵蚀模数和水土流失面积随时间推移均呈现减少趋势,下垫面植被覆盖度提高和梯田等水土保持措施的布设是流域侵蚀产沙量减少的主要原因;土地利用/覆被变化情景下甘谷驿站输沙量模拟值与实测值吻合度较好,NSE系数和相关系数分别为0.73和0.79;梯田配置情景下甘谷驿站输沙量模拟值与实测值NSE系数和相关系数分别为0.78和0.81,模型模拟结果精度较高,与实际情况吻合度较好。