三峽庫區龍河流域水沙關系驅動因子貢獻率分析

劉惠英， 高強

(1.南昌工程學院水利與生態學院，330099，南昌；2.河海大學環境學院，210098，南京；3.長江科學院水土保持研究所，430010，武漢)

三峽庫區龍河流域水沙關系驅動因子貢獻率分析

劉惠英1， 高強2，3

(1.南昌工程學院水利與生態學院，330099，南昌；2.河海大學環境學院，210098，南京；3.長江科學院水土保持研究所，430010，武漢)

為揭示三峽庫區輸沙量急劇減小過程中，自然因素和人類活動的相對貢獻率，以庫區腹心地帶的龍河流域為研究對象，利用1963—2010年流域日降雨和年輸沙資料，借助通用土壤流失方程、降雨侵蝕力簡易模型和Pettitt檢驗等方法，計算流域年降雨量、年降雨侵蝕力和年輸沙量的變化趨勢和突變，并以降雨侵蝕力為自然因素代表，采用雙累積曲線法分析自然因素和人類活動在龍河流域水沙關系變化中的相對貢獻率。結果表明：以1963—1981年為基準期，在1982—1990年、1991—1999年和2000—2010年3個時段，人類活動對龍河流域水沙關系變化的貢獻率分別為106.5%、78.4%和67.8%；以降雨量作為自然因子時，1982—1990年、1991—1999年和2000—2010年3個時段人類活動對龍河流域水沙關系變化的貢獻率則為99.7%、97.1和85.9%。研究表明，水土保持和水利工程建設等人類活動對龍河流域輸沙量變化影響顯著，研究結果對于準確評價流域水土保持效益具有重要的指導意義。

水沙關系； 龍河流域； 人類活動貢獻率； 降雨侵蝕力； 雙累積曲線

水土流失是當今世界普遍關注的重大生態問題之一，是我國首要的環境問題。全國第一次水利普查數據顯示，我國土壤侵蝕總面積(水蝕和風蝕)294.91萬km2，占國土面積的31.12%。而土壤流失與產沙的研究是一個極其復雜的系統工程，其不僅受自然因素制約和人類活動的干擾，且侵蝕產沙的各個影響因素之間也存在著錯綜復雜的相互作用。

三峽庫區支流是庫區泥沙及非點源污染物重要來源區域之一，對水庫淤積和水質都有直接的影響[1-3]。三峽庫區是長江上游四大重點水土保護片區之一，我國政府已將該區列為全國水土流失重點防治區。龍河流域所處區域是我國生物多樣性重要區域之一。因庫區移民以及搬遷對土地擾動強烈，流域內水土流失受人類活動影響較大，進而對流域水沙關系產生顯著的影響。自1989年以來，流域內相繼實施了包括“長江上游水土保持重點防治工程”(簡稱“長治工程”)、“天然林資源保護工程”(簡稱“天保工程”)及“退耕還林還草工程”，這些工程及水電開發使流域下墊面以及流域產流產沙規律都發生了顯著的變化[4-10]。以往對該流域的研究多集中在流域生態需水、流域生態健康及安全評價等方面，對流域水沙關系變化都未涉及[11-13]。查明水沙關系變化特征、趨勢以及自然因素和人類活動對流域水沙關系的影響程度，對于揭示三峽水庫區間土壤侵蝕產沙機制、影響因素和變化趨勢、水土流失治理成效、減緩庫區泥沙淤積和延長水庫使用壽命等方面具有重大而深遠的實際意義。

流域水沙關系受到自然因素和人類活動的雙重影響[4-15]。以往研究[4-9]多針對長江上游及其支流的水沙關系變化及人類活動發揮的作用。在研究流域水沙關系變化驅動因素時，研究者多將自然因素的代表定為降雨量[5,14-15]，并直接將降雨量和輸沙量建立聯系來分析降雨和人類活動對輸沙關系的影響程度；但從通用土壤流失方程(USLE)來看，土壤流失量與降雨侵蝕力直接有關而非降雨量。雖然很多研究證明降雨侵蝕力是與降雨量有關的函數，但是將降雨量直接作為自然因素代表來分析其對水沙關系貢獻率結果的準確性須商榷。為深刻認識以上問題，本研究以USLE為研究的理論基礎，借助雙累積曲線法，以降雨侵蝕力為自然因子代表，結合被廣泛使用的降雨侵蝕力簡易模型對龍河流域1963—2010年的輸沙量變化及自然和人類活動對水沙關系的影響程度進行分析。

1 研究區概況

龍河流域(E 107°37′～108°40′，N 29°33′～30°17′)位于三峽庫區腹心地帶，是長江右岸的一級支流。地勢總體為西北低而東南高，呈明顯的起伏式下降。流域涉及石柱縣和豐都縣共28個鄉鎮。地形以山地為主，是三峽庫區的重點治理區之一。龍河流域總面積2 910.0 km2，干流長140.0 km，平均坡降4.8‰。石柱縣境內干流長80.6 km，流域面積1 485.0 km2，多年平均流量28 m3/s。流域屬亞熱帶季風濕潤氣候區，季節變化明顯[10-13]。流域降雨量多年平均值為1 394 mm，暴雨(日降雨量>50 mm)日多集中于5月至9月，次暴雨的歷時大多在24 h左右，實測最大24 h雨量為326.9 mm(悅來場站，1982年7月16日08時至17日08時)。多年平均氣溫為16.5 ℃，極端最高和最低氣溫分別為40.2 ℃和-4.7 ℃。

流域內高海拔區植被較好，河谷附近植被較差。懸移質泥沙主要來自流域內大面積表土沖刷，推移質則主要來自支溝滑坡與泥石流。流域土地利用類型主要是耕地、林地、草地及建設用地，所占比例分別為28.0%、38.8%、9.9%和6.7%。流域共有小水庫、小水電站70多座。近年建設的藤子溝、萬勝壩、老鴰石和龍地壩4個大中型水庫總庫容達到了3.8億m3。流域面積大，河床小，地形地貌、自然地質條件復雜及庫區移民安置和城市搬遷等人為土地擾動，導致龍河流域的土壤侵蝕加重。流域坡耕地面積占比較大(30%)，受地理條件及河流特性的影響，生態系統各個要素之間失去了平衡。嚴重的水土流失，使得植被和土壤對小氣候調節的功能被削弱，加劇了自然災害的危害。同時大量的水土泥沙通過龍河間接進入長江生態系統，對長江流域的生態系統平衡起到較大的破壞作用。

2 數據和方法

2.1 基礎數據

石柱水文站位于重慶市石柱縣南賓鎮(E 108°08′，N 30°00′)。自1963年開始進行泥沙監測，是三峽庫區支流中泥沙監測歷史最長的站點，具有相當重要的典型性和代表性。該站集水面積898 km2，為區域代表站，屬國家基本水文站網。石柱水文站以上共有6個雨量站(圖1和表1)。本文所用降雨和泥沙基礎數據均來自長江水利委員會編撰的水文年鑒。文中所用降雨量和降雨侵蝕力為流域內石柱及以上6個雨量站按泰森多邊形計算所得。

圖1 龍河流域地理位置圖Fig.1 Location of the Longhe River watershed

表1 龍河流域雨量站位置信息和年降雨特征

2.2 分析方法

2.2.1 通用土壤流失方程 USLE方程：W=RKLSCP。式中：W為多年平均土壤流失量，t/ha；R、K、L、S、C和P分別為降雨侵蝕力因子、土壤因子、坡長因子、坡度因子、植被因子和管理因子。該方程雖基于坡面提出，但在實際中被廣泛的應用在流域或者區域尺度中來估算年土壤流失量。對方程各影響因子作以下處理：降雨侵蝕力因子R通常隨時間變化，可看作自然因子代表；K被認為和土壤性質有關，隨時間變化緩慢，可認為是定值；L和S一般變化較小，但是因流域內各種工程措施如“坡地改梯田”等的影響，會使其發生明顯變化，為便于研究，也可將L、S看成定值，兩者的變化可以被歸結到C、P中去；C和P因受人類活動影響較大，劃分成人類活動影響因子。據此，土壤流失量的影響因子可分成自然因子和人類活動影響因子2類。令M=KLS，H=CP，則USLE方程可簡化為：W(t)=MR(t)H(t)，式中t為時間。繼續令F=R(t)H(t)，對W求全微分，

(1)

將式(1)微分化成差分方程

(2)

式中：ΔW、ΔR和ΔH分別為流域在某單位時段內輸沙、降雨侵蝕力和人類活動的變化量；降雨和人類活動對流域輸沙變化的貢獻率可分別表示為：

(3)

(4)

式中CR和CH分別為降雨和人類活動對流域輸沙變化的貢獻率。

2.2.2 侵蝕力計算方法 在計算R時，侵蝕性降雨多采用降雨量標準。國外侵蝕性降雨多取日降雨量12.7 mm/d；在我國由于研究區域不同，侵蝕性降雨有多個標準，普遍采用的日侵蝕性降雨為12 mm/d和10 mm/d。為便于成果對照，本文將侵蝕性日降雨量標準定為12 mm/d。算法采用半月時段計算模型[16]來計算：

(5)

式中:Rk,semi-month為第k個半月的降雨侵蝕力，MJ·mm/ha·h；Pdk為第k個半月的侵蝕性日降雨量，mm/d；j為第k個半月的日數，j=13，14，15，16；a和b是反映當地降雨特征的模型參數，計算公式如下：

(6)

a=21.586b-7.189 1。

(7)

式中Pd12和Py12分別為日降雨量≥12 mm的日平均雨量及年平均雨量。

2.2.3 Pettitt突變檢測 Pettitt突變點檢測方法是Pettitt在1979年提出的一種非參數統計檢驗方法，該方法不僅能夠判斷序列中突變點的位置，還能判斷這些突變點是否在統計意義上顯著。計算步驟為：對于長度為n的時間序列{X1，X2，…，Xn}，定義統計量

(8)

(9)

式中α為顯著性水平。原假設H0為序列不存在突變點，若滿足K≥Kα則認為在顯著性水平α時檢測出的突變點在統計意義上是顯著的[17-18]。

2.2.4 雙累積曲線 雙累積曲線(Double Mass Curve，簡稱DMC)是目前用于水文氣象要素一致性或長期演變趨勢分析中最簡單、最直觀、最廣泛的方法，最早由學者Merriam于1937年用于美國Susquehanna流域降雨資料的一致性分析，Langbein對其做了理論解釋，自1948年一直被美國地質調查局所使用[19-21]。我國學者對雙累積曲線的應用中應該注意的問題也進行了一定的探討，具體做法參照文獻[14，22]。

3 結果分析

3.1 降雨量、降雨侵蝕力、徑流量和輸沙量的年變化特征

如圖2所示，龍河流域1963—2010年均降雨量為1 180.0 mm/a，變差系數為0.17，降雨極值比為2.5。流域多年平均降雨侵蝕力為5 529.9 MJ·mm/(hm2·h·a)，變差系數為0.34，極值比為5.53，年際間徑流變化懸殊，大于降雨量的極值比和變差系數。就流域降雨侵蝕力年代特征來看，20世紀90年代最大，為6 312.5 MJ·mm/(hm2·h·a)，2000年后侵蝕力最小，為4 391.7 MJ·mm/(hm2·h·a)，比90年代減小30.4%。流域多年平均徑流量為6.1億m3，多年變差系數為0.27，年極大值與極小值的比值接近5。

龍河流域多年平均輸沙量為51.3萬t，變差系數為1.7，屬于強變異，遠遠大于降雨、徑流和侵蝕力的變化，輸沙極值比達到了432.4，分別是侵蝕力極值比的78倍、徑流的89倍和降雨的174倍。輸沙量年代特征中，以20世紀80年代的均值最大，2000年后的均值最小，前者是后者的9倍；同時20世紀80年代年輸沙量的變差系數為1.3，是整個時段的最大值，而20世紀70年代輸沙量變差系數為0.5是最小值。

圖2 龍河流域1963—2010年降雨量和輸沙量變化Fig.2 Annual precipitation and sediment at Shizhu station in the Longhe River watershed during 1963—2010

流域降雨、降雨侵蝕力、徑流量的變化趨勢不明顯，而年輸沙量有明顯的先增大后減小特點。龍河流域是典型的山地流域，山區植被相對較好，河流含沙量自上而下逐漸增加。龍河流域懸移質含沙量的年內變化，主要受降雨和徑流變化影響。流域在1982年輸沙達482.2萬t，為有記錄以來的最大值；當年發生了70年一遇洪水，年降雨量為1 853 mm； 1982—1984連續3年產沙量均超過80萬t/a，3年產沙量總和663.7萬t，比1963—1990連續28年產沙量總和的1/3還多。2000年后尤其是2007年以后，年產沙量減小顯著，2008—2010連續3年產沙量總和僅為6.3萬t，僅占2001—2010連續10年產沙量總和的11.3%。

3.2 年降雨、降雨侵蝕力和年輸沙突變分析

對龍河流域降雨、侵蝕力和輸沙序列進行Pettitt檢驗(圖3)。依據檢驗方法，流域降雨在1982年，流域降雨侵蝕力在2000年，流域輸沙在1990年均發生了突變。其中流域輸沙的突變超過了α=0.01顯著性水平，降雨突變超過了α=0.10顯著性水平，年降雨侵蝕力突變的不顯著，故以1982年、1990年和2000年作為分段點。

圖3 龍河流域年降雨量、年降雨侵蝕力和年輸沙量的Pettitt檢驗圖Fig.3 Pettitt detection of annual precipitation, rainfall erosivity and sediment load in the Longhe River watershed

一般情況下，流域水沙特性如發生系統變化，在水沙雙累積關系線上將表現出明顯的轉折，即累積曲線斜率會發生明顯變化，據此判斷其是否受人類活動影響[9-10]。本文采用降雨侵蝕力因子作為自然因子的代表，研究龍河流域水沙變化的驅動因子，建立龍河流域降雨侵蝕力—輸沙的雙累積曲線并擬合各時段曲線方程(圖4)。雙累積曲線表明輸沙量存在明顯的階段性特征，各段線形擬合方程的相關系數均通過了顯著性檢驗。

圖4 龍河流域年降雨侵蝕力—輸沙量雙累積曲線變化趨勢及拐點Fig.4 Trend of double cumulative curve of rainfall erosivity-sediment and mutation points of the Longhe River watershed

各時段累積降雨侵蝕力與累積輸沙量關系如下：

1963—1981:Y=0.007X-24.0，R2=0.996，P<0.001；

(10)

1982—1990:Y=0.009X+192.8，R2=0.983，P<0.001；

(11)

1991—1999:Y=0.009X+171.8，R2=0.986，P<0.001；

(12)

2000—1010:Y=0.002X+1 719；R2=0.973，P<0.001。

(13)

式中：X為累積降雨侵蝕力，MJ·mm/(hm2·h·a)；Y為累積輸沙量，萬t。

3.3 輸沙量變化特征及驅動因子貢獻率計算

將影響流域產沙量變化的自然因素簡化為降水導致的降雨侵蝕力，非自然因素歸結為人類活動。人類活動的影響有多種方面，包括引水、水庫和淤地壩攔水、水土保持措施的實施等。該流域分項水土保持措施的年數值難以完全收集，此外一些統計失實，難以進行單項水土保持措施的歸因分析，故這里僅討論人類活動的綜合影響在輸沙量變化中的貢獻率。

龍河流域在20世紀70年代后期雖有人們砍林開荒等擾動破壞，但通過比較發現，在1963—1981年間年輸沙量的變差系數為0.53，與1963—2010年變差系數1.7相比小很多；同時在1963—1972年、1973—1981年、1978—1981和1963—1981年4個時段年均輸沙量分別為36.9萬t/a、43.9萬t/a 、38.5萬t/a 和40.2萬t/a，各時段年輸沙變化均較?。汗式Y合流域實際，將人類活動影響較小的1963—1981年定為基準期，分別將1982—1990年、

1991—1999年和2000—2010年降雨侵蝕力代入基準期1963—1981年的降雨侵蝕力輸沙關系，得到不同時段在人類活動沒有變化時流域計算輸沙量。各時段計算輸沙量與基準期實測輸沙量差值即為降雨侵蝕力變化對流域輸沙的影響量；各時段實測輸沙量與基準期輸沙量的差值即為各時段輸沙量的變化量；各時段輸沙的變化量與降雨侵蝕力對流域輸沙影響量的差值即為各時段人類活動的影響輸沙量，該值與同期計算值和實測值之差相等，均為人類活動干擾輸沙量。人類活動影響輸沙量與同期實測輸沙變化量的比值即為人類活動對輸沙量變化的貢獻率。

降雨侵蝕力和人類活動對輸沙量變化的貢獻率結果見表2。1982—1990年時段年均輸沙量由1963—1981年的40.2萬t/a增大到111.5萬t/a，輸沙量變化為71.3萬t/a。因降雨侵蝕力變化而導致流域輸沙量變化為-4.6萬t/a，因人類活動而引起該時段輸沙的變化量為75.9萬t/a。在1982—1990年時段，因降雨侵蝕力變化而導致的年輸沙相對于基準期是減小的，而年輸沙量相對于基準期是增大的，即降雨侵蝕力和輸沙量的變化方向是相反的，表明在該時段人類活動程度極其強烈，人類活動導致的流域輸沙增大不僅抵消了侵蝕力減小導致的減沙效益，而且還使流域年輸沙相對于基準期增大了188.8%，其對流域輸沙量的影響遠遠大于自然因素。雖然貢獻率總和為100%，但人類活動的表現為增沙，貢獻率為106.5%，降雨侵蝕力表現為減沙，貢獻率為-6.5%。在1991—1999年和2000—2010年時段，年均輸沙量分別為61.0萬t/a和13.2萬t/a，相對基準期，其變化量分別為20.8萬t/a和-27.0萬t/a。在2個時段人類活動的增沙貢獻率分別為78.4%和67.8%。3個時段人類活動的貢獻率依次降低，而自然因素貢獻率在增強，表明龍河流域經過人類活動的破壞、水土保持治理和水利工程建設，已呈現良性發展趨勢，在將來的流域水沙關系中，自然因素將占據主導地位。

表2 龍河流域降雨侵蝕力和人類活動對輸沙量變化的貢獻率分析

建立累積降雨量—累積輸沙量的雙累積關系進行對比，不同時段降雨和人類活動的貢獻率見表3。與表2對比發現：在1991—1999年和2000—2010年，輸沙變化量與降雨影響量、降雨侵蝕力影響量的變化一致；在1982—1990年，因降雨量變化而影響的流域輸沙量是增加的，而降雨侵蝕力導致的流域輸沙量是減小的，2個指標的影響量變化不一致。通過對流域降雨特征進行分析發現，相對于基準期，1982—1990年年均降雨量僅增加了0.6%，但侵蝕性降雨在總降雨量中的比重由1963—1981的65.7%減小到64.7%，即降雨總量雖然增加，侵蝕性降雨量所占比重減小，降雨侵蝕力反而減小，導致在以降雨侵蝕力計算自然因子的貢獻率為負，而以降雨量計算自然因子貢獻率為正。

表3 龍河流域降雨和人類活動對輸沙量變化貢獻率分析

對比2個指標在1991—1999年和2000—2010年2個時段的計算結果，利用降雨量計算出來的人類活動貢獻率大于采用降雨侵蝕力時的人類活動貢獻率。與許炯心[4，6]、杜俊等[5]在長江上游的研究結果相比，以侵蝕力計算出來的人類活動貢獻率與之更為接近。

3.4 輸沙量變化成因分析

降雨變化、毀林開荒、水土保持措施實施、水利工程建設是影響龍河流域輸沙變化的主要因素。

1)降雨作為影響流域輸沙的動力因素，對流域輸沙量變化有一定的影響，但是從龍河流域的降雨特征變化和對輸沙的貢獻率來看，其對流域輸沙的影響有限。

2)1982年流域發生70年一遇的大洪水，年輸沙量達482萬t；從1983年開始，當地開始實行農村家庭聯產承包責任制，加之流域所處的石柱縣改為石柱土家族自治縣，國家政策的逐步放開，土地承包到戶，當地群眾受利益驅使，大肆砍伐分得的森林，使流域森林植被大幅度降低，加劇水土流失[3,5,6,23]。流域1982—1990年比1963—1981年年均輸沙量增大71.3萬t/a，剔除1982年大洪水的影響，1983—1990年的輸沙均值也達到了65.0萬t/a，比基準期高61.7%。到20世紀80年代末期時，石柱的森林覆蓋率僅為10.97%，達到了歷史最低值[23]。

3)自1989年開始，石柱縣被國家列為“長治工程”重點治理縣，通過“長治工程”一期、三期和五期、生態修復及中央預算內資金項目的實施，共治理水土流失面積443.86 km2，涉及16條小流域，措施包括坡改梯37.2 km2、水保林101.9 km2、經果林51.6 km2、封禁185.6 km2及保土耕作96.0 km2。此外修建了500多口蓄水池、3萬多座沉沙函，整治了300多座堰塘，遏制了水土流失加劇的勢頭。2000年后龍河流域又先后實施了“天保工程”一期、二期和“退耕還林工程”， 1991—1999年和2000—2010年2個時段年均輸沙量分別為61.0萬t/a和13.2萬t/a，各項工程的水土保持成效顯著。目前流域的林草覆蓋率已增大到48.7%[10]。各項工程為龍河上游的水土流失治理打下扎實的基礎。

4)流域內水利工程較多，自20世紀80年代龍河上修建了多個水庫和水電站，如安子溝水庫、龍池壩水庫等。2007年正式蓄水的藤子溝水電站，是龍河梯級開發方案中的龍頭骨干工程，對石柱站輸沙量影響較大。藤子溝水電站正式蓄水后2008—2010年輸沙不足3萬t/a，較前3年下降了85.5%。

4 結論

1)龍河流域1963—2010年降雨量和輸沙量都呈減小趨勢。降雨量、降雨侵蝕力和輸沙量突變分別發生在1982年、2000年和1990年，年降雨突變達到α=0.10顯著性水平，年輸沙達到了α=0.01顯著性水平，降雨侵蝕力的突變不顯著。

2)以降雨侵蝕力表征自然因素對水沙關系的影響，以1963—1981年為基準期，在1982—1990年、1991—1999年和2000—2010年3個時段，人類活動對龍河流域水沙關系的貢獻率分別為106.5%、78.4%和67.8%，表明隨著時間推移，人類活動對流域水沙變化的影響作用逐漸減小。以降雨為自然因子代表時，1982—1990年、1991—1999年和2000—2010年3個時段人類活動對龍河流域水沙關系變化的貢獻率分別為99.7%、97.1%和85.9%。這2種方法均顯示人類活動在水沙關系中的主導地位，也均表明了隨著流域水沙關系的良性運行，自然因素的作用在逐步增強。

3)龍河流域水沙關系變化的原因在于先后經歷了“長治工程”“天保工程”“退耕還林還草工程”及水電開發工程(2007年藤子溝水電站的建立)，水土保持和生態環境建設等人類活動的作用對該流域輸沙量變化影響顯著，表明隨著人類活動的加強，流域生態環境得到改善，水土流失得到治理。研究對于評價水土保持工程效益具有重要的指導意義。

同時發現，當輸沙量和降雨侵蝕力變化趨勢不一致時，人類活動貢獻率超過了100%，對于采用雙累積曲線來定量評估自然因素和人類活動貢獻率需要考慮改進雙累積曲線的適用條件。

[1] 李鳳清，葉麟，劉瑞秋，等.香溪河流域水體環境因子研究[J].生態科學，2007，26(3)：199-207

[2] 蔡慶華，孫志禹.三峽水庫水環境與水生態研究的進展與展望[J].湖泊科學，2012，24( 2)：169-177

[3] 史德明，楊艷生.三峽庫周地區土壤侵蝕對庫區泥沙來源的影響極其對策[C]∥長江三峽工程對生態與環境的的影響及其對策研究論文集.北京：科學出版社，1987：498-521

[4] 許炯心.人類活動和降水變化對嘉陵江流域侵蝕產沙的影響[J].地理科學，2006，26(4)：432-437

[5] 杜俊，師長興，張守紅，等.人類活動對長江上游近期輸沙變化的影響[J].地理科學進展，2010，29(1)：15-22

[6] 許炯心.長江上游干支流近期水沙變化及其與水庫修建的關系[J].山地學報，2009，27(4)：385-393

[7] 毛紅梅，裴明勝.近期人類活動對嘉陵江流域水沙量影響[J].水土保持學報，2002，16(5)：101-104

[8] 許全喜，石國鈕，陳澤方.長江上游近期水沙變化特點及其趨勢分析[J].水科學進展，2004，15(4)：20-26

[9] 馬穎，李瓊芳，王鴻杰，等.人類活動對長江干流水沙關系的影響的分析[J].水文，2008，28(2)：38-42

[10] 王成.龍河流域土地利用/覆被變化與土壤侵蝕效應評價[D] .重慶：西南大學，2013：11-14

[11] 張國平.基于生態系統服務功能的龍河流域生態系統健康研究[D] .重慶：重慶大學，2006：3-20

[12] 王輝.龍河流域生態安全評價研究[D].重慶：重慶大學，2007：9-10

[13] 向力.龍河流域生態需水量研究[D].重慶：重慶大學，2006：18-25

[14] 高鵬，穆興民，王飛.近60年贛江水沙變化及其驅動因素分析[J].中國農村水利水電，2012(1)：56-59

[15] 徐學選，高朝俠，趙嬌娜.1956—2009年延河水沙變化特征及其驅動力研究[J].泥沙研究，2012(2)：12-18

[16] 章文波，謝云，劉寶元.利用日雨量計算降雨侵蝕力的方法研究[J].地理科學，2002，22(6)：705-711

[17] Pettitt A N. A non-parametric approach to the change point problem [J]. Applied Statistics，1979，28(2)： 126-135

[18] Wan Zawish，Wan Zin，Suhaila Jamaludin，et al. Recent changes in extreme rainfall events in Peninsular Malaysia: 1971-2005[J]. Theoretical and Applied Climatology, 2010, 99(3-4)： 303-314

[19] Mcrriam C F. A comprehensive study of rainfall on the Susquehanna Valley [J].Trans Amer Geophys Union，1937, 18(2)： 471-476

[20] Searcy J K， Hardison C H. Double-mass curves [J]. US Geological Survey Water Supply Paper，1960：31-65

[21] Ortiz R F. Methods to Identify Change in Background Water Quality Conditions Using Dissolved-Solids Concentrations and Loads as Indicators， Arkansas River and Fountain Creek， in the Vicinity of Pueblo， Colorado[M]. U.S. Department of the Interior and U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report， 2004：1-24

[22] 穆興民，張秀勤，高鵬，等.雙累積曲線方法理論及在水文氣象領域應用中應注意的問題[J].水文，2010，30(4)：47-51

[23] 金義興，陳卓良，鄭重，等.長江三峽庫區植被及環境考察報告[J].武漢植物學研究，1984(增刊2):9

(責任編輯：郭雪芳)

Contribution rate of driving factors on the rainfall-sediment relationship of Longhe River watershed in the Three Gorges Reservoir region

Liu Huiying1， Gao Qiang2，3

(1.College of Hydraulic and Ecological Engineering， Nanchang Institute of Technology，330099，Nanchang，China；2.College of Environrnent，Hohai University，210098， Nanjing， China；3.Yangtze River Scientific Research Institute，430010，Wuhan，China)

In order to elucidate the contribution rate of remarkable decline of sediment load in the Three Gorges Reservoir region, this study took the Longhe River watershed, the center of the Three Gorges Reservoir in the upper Yangtze River basin，as an example, revealed the changing trends and mutation points of annual precipitation, rainfall erosivity and sediment load from 1963 to 2010 with the help of universal soil loss equation, simplified model of rainfall erosivity and Pettitt test. The contribution rate of the human intervention to increasing sediment was analyzed when the rainfall erosivity was taken as the indicator of natural factor in whole period with double cumulative curve method. The result showed that there were some mutation points of annual precipitation in 1982， sediment load in 1990 and rainfall erosivity in 2000, respectively. Using the double accumulative curve based on rainfall erosivity vs. sediment, the whole period was divided into four phases: 1963-1981, 1982-1990, 1991-1999 and 2000-2010. The result also showed that the contribution rates of human activity to increasing sediment in the Long River watershed during 1982-1990 and decreasing sediment during 1991-1999 and 2000-2010 were obtained based on the period of 1963-1981. The contribution rates of the human intervention were 106.5% during 1982-1990, 78.4% during 1991-1999 and 67.8% during 2000-2010, compared to that during 1963-1981. While taking rainfall as the natural factor, the contribution rates of human intervention to increasing sediment in the three periods mentioned above were 99.7%, 97.1% and 85.9% compared with that during 1963-1981. Our research proves that human activities such as conservation of water and soil, and water conservancy project, have a significant impact on rainfall-sediment relationship at the Longhe River watershed. The result is useful in correctly evaluating the benefit of of soil and water conservation measures in the similar watersheds.

rainfall-sediment relationship； Longhe river watershed； contribution rate of human intervention； rainfall erosivity； double cumulative curve

2015-01-15

2015-08-05

項目名稱：國家科技部重大專項資助項目“水庫型流域水質安全面源污染特征分析”(2012ZX07503- 002- 03)；國家自然科學基金項目“基于水資源系統演變不確定性的水資源短缺風險評估”(51309129)；江西省土壤侵蝕與防治重點實驗室開放基金“贛江上游水沙時空演變及其對植被恢復的響應”(JXSB201303)

劉惠英(1973—)，女，碩士，講師。主要研究方向：坡面土壤侵蝕和流域水體監測。E-mail： huiyingliu@nit.edu.cn.

S157； TV122

A

1672-3007(2015)05-0001-08