【摘要】：土壤侵蝕是黃土高原最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,影響因素主要分為自然因素和人為因素。自然因素包括氣候、水文、地形、地貌等;人為因素則主要表現(xiàn)在人類活動(dòng)對(duì)土壤侵蝕的影響,其中有積極和消極影響之分,例如退耕還林還草,水土保持措施實(shí)施等都有利于水土保持。本文系統(tǒng)深入地研究了黃土高原地區(qū)近50年氣候水文變化狀況及其對(duì)水土流失變化的影響,并重點(diǎn)提取分析黃土高原典型流域河網(wǎng)水系及地貌特征,通過(guò)建立侵蝕地貌綜合指標(biāo)(ETI),分析土壤侵蝕與地貌特征的耦合關(guān)系,從而進(jìn)一步分析人類活動(dòng)對(duì)土壤侵蝕的影響。通過(guò)本文的綜合分析,取得的主要結(jié)果如下:(1)地貌特征因子在各流域間存在一定的空間差異性,這一空間差異性也是導(dǎo)致水土流失差異性的重要原因,為實(shí)現(xiàn)黃土高原地貌特征量化分析,本研究建立了地貌特征綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(ETI)。地貌特征綜合指標(biāo)與輸沙量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.05),即輸沙量隨地貌特征綜合指標(biāo)的增加而增加,說(shuō)明地貌特征是影響黃土高原地區(qū)土壤侵蝕的重要自然因素,其通過(guò)控制下墊面情況來(lái)影響水土流失的發(fā)生與發(fā)展。同時(shí),地貌特征綜合指標(biāo)與2000~2011年輸沙變量之間的回歸方程斜率高于其他輸沙變量,說(shuō)明在地貌特征綜合指標(biāo)相同的情況下,2000~2011年輸沙變量將小于其他年份輸沙變量,即輸沙量顯著減少,這一現(xiàn)象說(shuō)明在降水、徑流及地貌特征相對(duì)一致的條件下,存在其他非自然因素使得黃土高原地區(qū)輸沙量自2000年之后顯著降低,即黃土高原地區(qū)自2000年后人為因素對(duì)土壤侵蝕的影響逐漸顯著。(2)1960-2011年間,徑流和輸沙量在1960~2011年間呈波動(dòng)減少趨勢(shì),2000s與1960s相比,年徑流量和輸沙量分別減少30%-80%和60%-90%,其中輸沙量減少趨勢(shì)較為顯著。黃土高原地區(qū)降水整體呈現(xiàn)波動(dòng)減少趨勢(shì),各氣象站年均降水量變異系數(shù)在18.13%-38.66%,因此降水量在時(shí)間上屬于中等變異。在空間上,降水呈現(xiàn)由東南向西北逐漸減少的整體分布規(guī)律,但個(gè)別地區(qū)受地形影響存在空間突變。雖然降水與徑流整體都呈現(xiàn)減少趨勢(shì),但在不同的區(qū)域存在著空間及時(shí)間上的差異性。同時(shí)對(duì)典型水文站點(diǎn)數(shù)據(jù)分析表明,各站點(diǎn)間降水與徑流變化雖然存在差異性,但兩者之間的變化趨勢(shì)基本保持一致,這說(shuō)明黃土高原地區(qū)降水量與徑流量間存在相關(guān)關(guān)系。黃土高原地區(qū)徑流量與輸沙量之間存在極顯著線性正相關(guān)關(guān)系,徑流是影響輸沙的關(guān)鍵因素,但不是唯一因素。(3)黃土高原地區(qū)植被蓋度在1981~2009年間不斷增加,尤其在2000年后,植被蓋度迅速增長(zhǎng),覆蓋面積不但擴(kuò)大,植被覆蓋強(qiáng)度也不斷增加。在空間分布上,植被蓋度由東南向西北呈減少趨勢(shì),自2000年后增加速率上升。對(duì)比輸沙數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),各典型流域植被蓋度增加量與輸沙減少量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此輸沙量隨植被蓋度的增加而減少;同時(shí)回歸方程決定系數(shù)(R2=0.6),植被蓋度變化是2000年后水土流失變化的主要成因。除植被蓋度外,淤地壩建設(shè)是影響黃土高原地區(qū)水土流失變化的重要因素,黃土高原大量淤地壩建設(shè)也是其輸沙量與徑流量減少的關(guān)鍵原因,但淤地壩與輸沙量之間的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。
文內(nèi)圖片：
圖片說(shuō)明：黃土高原及典型流域概略圖
[Abstract]:Soil erosion is the most serious environmental problem in the Loess Plateau, which is mainly divided into natural and human factors. The natural factors include climate, hydrology, topography, landforms, etc. The human factors mainly show the effects of human activities on soil erosion, including the positive and negative effects, such as the conversion of farmland to forests, the implementation of water and soil conservation measures, and so on. In this paper, the climatic and hydrological changes of the Loess Plateau in the near 50 years and its effect on the change of soil and water loss are studied in-depth, and the water system and the characteristics of the river network in the typical basin of the Loess Plateau are analyzed and analyzed, and the comprehensive index of erosion and physiognomy (ETI) is established. The coupling relation between soil erosion and geomorphic features is analyzed, and the effect of human activity on soil erosion is further analyzed. Through the comprehensive analysis of this paper, the main results are as follows: (1) There is a certain spatial difference between the physiognomy characteristic factor and each river basin, and the difference of the spatial difference is an important reason for the difference of soil and water loss, so as to realize the quantitative analysis of the landforms of the Loess Plateau. In this study, a comprehensive evaluation index (ETI) for geomorphologic features was established. There is a significant positive correlation between the comprehensive index of the physiognomy and the sediment concentration (P0.05), that is, the sediment concentration is increased with the increase of the comprehensive index of the feature of the landforms, and the characteristics of the geomorphic features are the important natural factors that affect the soil erosion in the Loess Plateau. It affects the occurrence and development of soil and water loss by controlling the condition of the underlying surface. At the same time, the slope of the regression equation between the comprehensive index of the physiognomy and the sediment variable between 2000 and 2011 is higher than that of other sediment transport variables. In the same condition as the comprehensive index of the physiognomy characteristics, the sediment transport variable of the year 2000 to 2011 will be less than that of the other year, that is, the sediment concentration is significantly reduced, This phenomenon shows that in the condition of relatively consistent precipitation, runoff and physiognomy characteristics, there are other non-natural factors, so that the sediment discharge in the Loess Plateau is significantly reduced since 2000, that is, the effect of human factors on soil erosion after 2000 in the Loess Plateau is becoming more and more obvious. (2) During the period from 1960 to 2011, the runoff and sediment concentration decreased from 1960 to 2011, and the annual runoff and sediment concentration decreased by 30% to 80% and 60% to 90%, respectively, in the period from 1960 to 2011. The average annual precipitation variation coefficient of each meteorological station is from 18.13% to 38.66%, so the precipitation is of medium variation in time. In the space, the precipitation presents an overall distribution pattern that is gradually reduced from the southeast to the northwest, but there is a spatial mutation in the area affected by the terrain. Although both precipitation and runoff show a tendency to decrease, there are differences in space and time in different regions. At the same time, the data analysis of the typical hydrological station shows that the variation of the precipitation and runoff in each station is basically consistent, which indicates that there is a correlation between the precipitation and the runoff in the Loess Plateau. There is a very significant linear positive correlation between the runoff and the sediment discharge in the Loess Plateau. The runoff is the key factor affecting the sediment transport, but it is not the only factor. (3) The cover degree of the vegetation in the Loess Plateau is increasing from 1981 to 2009, especially after 2000, the cover degree of the vegetation is growing rapidly, and the covering area is not only expanded, but the cover strength of the vegetation is also increasing. In the spatial distribution, the degree of vegetation cover decreases from the southeast to the northwest, increasing the rate since 2000. Compared with the data transmission data, it is found that there is a significant negative correlation between the increase of the vegetation cover degree and the reduction of the sediment transport, so the sediment discharge is reduced with the increase of the cover degree of the vegetation, and the regression equation is determined by the regression equation (R2 = 0.6). The change of vegetation cover degree is the main cause of the change of water and soil loss after 2000. In addition to the vegetation cover, the construction of the silt dam is an important factor to influence the change of soil and water loss in the Loess Plateau, and the construction of a large amount of silt in the Loess Plateau is the key reason for the reduction of the sediment discharge and the runoff, but the dynamic relationship between the silt and the sediment discharge is still to be studied further.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S157

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本文編號(hào)：2510937