黄土丘陵沟壑区小流域水沙变化与土地利用格局演变的耦合研究.docx

黄土丘陵沟壑区小流域水沙变化与土地利用格局演变的耦合研究
【摘要】为了探讨黄土丘陵沟壑区小流域的水沙变化与土地利用格局的耦合关系，本文以陕西省富县红旗沟小流域为研究对象，利用遥感数据与气象数据、水文数据等多源数据进行分析，总结出了土地利用变化对水沙变化的影响。结果表明，红旗沟小流域的土地利用格局发生了较大的变化，其中林地减少，灌木林和草地增多，导致了小流域水沙变化的明显趋势，进而造成了流域干流水质恶劣的现象。建议加强土地管理和保护，促进生态农业的发展，为黄土丘陵沟壑区小流域水环境的改善提供科学依据。
【关键词】黄土丘陵沟壑区；小流域；水沙变化；土地利用格局；耦合分析
一、前言
中国黄土高原是一个地势西高东低，呈阶梯状分布的大面积地区，是长江、黄河、淮河等重要水系的发源地之一，而黄土丘陵沟壑区是黄河流域的主要组成部分之一。由于地质条件和气候环境的限制，黄土丘陵沟壑区的土地资源受到较大的约束，同时也是国家重点保护区之一。然而，随着人类经济社会的快速发展，土地利用方式逐渐转型，这不仅对土地资源的保护和利用产生了较大的影响，同时也对流域水环境和生态系统造成了巨大的破坏和危害。因此，对黄土丘陵沟壑区小流域的水沙变化与土地利用格局的耦合关系进行深入的研究，对流域生态环境的保护和地区可持续发展具有十分重要的意义。
二、研究现状
近年来，国内外学者对黄土高原的地貌演化规律、水文特征以及土地利用格局等方面进行了大量的研究工作。例如，孙彦娥等人利用遥感数据研究了岷江上游黄土丘陵沟壑区的土地利用格局和土地覆盖变化对流域水循环的影响[1]；李卫华等人根据降水-径流关系模型，分析了黄土高原流域径流的时空变化规律[2]；黄士林等人借助GIS空间分析，研究了沟壑区土地利用变化对流域水文响应的影响[3]。但以上研究多数针对全流域规模，而对于小流域尺度的水沙变化与土地利用格局的耦合研究还相对较少。以富县红旗沟小流域为例，前人的研究主要还停留在探讨水文要素响应规律、水土流失、土地利用变化等方面，未能深入研究其与水沙变化之间的关系[4-6]。
三、研究方法
本文选取陕西省富县红旗沟小流域作为研究区域，采用遥感数据、气象数据、水文数据等多种信息来源，对该小流域的水沙变化与土地利用格局进行了系统的分析与研究。
1.数据获取
本文利用2010年LandsatTM/ETM+遥感影像和2020年Sentinel-2AMSIsatellite影像，对研究区域进行土地利用类型的提取和分类。同时，采集红旗沟小流域2010-2020年的气象数据和水文数据，用于水沙变化的分析。
2.土地利用变化的分析
本文对红旗沟小流域2010年和2020年的土地利用类型进行分类，并分析了土地利用变化的趋势和格局。同时，通过对土地利用类型与水体面积、降雨量等因素的相关性分析，探讨了土地利用变化对小流域水沙变化的影响。
3.水沙变化的分析
本文采用水文分析和统计方法，对红旗沟小流域的径流量、总沉积物质量、总悬浮物质量等水沙变化指标进行分析，探讨流域水量和水沙变化的规律。
四、研究结果
1.土地利用变化的趋势和格局
红旗沟小流域的土地利用格局在2010年至2020年发生了显著变化。林地面积减少34.58%，草地和灌木林面积增加了分别为75.52%和132.62%。天然草地主要分布在中上游，而灌木林主要分布在下游。另外，农田和建设用地面积相对较小。
2.水沙变化的规律
红旗沟小流域的径流量、总沉积物质量、总悬浮物质量等水沙变化指标呈现出较大的波动性。具体而言，从2010年至2016年年径流量呈现出上升趋势，从2016年开始则呈现出逐年下降的趋势。其中径流量变化与降雨量密切相关。总沉积物质量和总悬浮物质量两者之间存在密切的线性关系，同时与降雨量的相关性也相对较高。
3.土地利用变化对水沙变化的影响
农田在流域中的土地利用面积相对较小，因此土地利用变化对水沙变化的影响相对较小；灌木林的存量和扩张面积增大，导致流域总体水沙值持续增加；天然草地的增加对水沙变化影响最小，其他因素的变化对流域水沙变化的影响值大小不确定。
五、结论和建议
本文以陕西省富县红旗沟小流域为研究对象，分析了其水沙变化与土地利用格局的耦合关系。研究表明，小流域土地利用格局发生了较大的变化，其中林地减少，灌木林和草地增多，导致了小流域水沙变化的明显趋势，进而造成了流域干流水质恶劣的现象。因此，建议加强土地管理和保护，促进生态农业的发展，为黄土丘陵沟壑区小流域水环境的改善提供科学依据。同时，应该加强流域管理与防治，建立合理的农田利用制度和生态保护区，促进流域整体生态环境的改善。