摘要:對黃土區(qū)橋子?xùn)|溝流域的143場次洪水事件水文泥沙數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，并利用K均值分類法劃分降雨類型，比較不同降雨類型條件下流域水土流失特征，探討水土保持治理對不同降雨類型下流域產(chǎn)流輸沙的影響。結(jié)果表明，次降雨量和最大30min雨強是影響流域產(chǎn)流輸沙的主要降雨特征。降雨事件劃分為4種類型:I型(小雨量、小雨強)、II型(大雨量、大雨強)、III型(大雨量、小雨強)和IV型(小雨量、大雨強)。4種降雨類型下次洪水事件的產(chǎn)流能力和洪峰流量由大到小依次為II型、IV型、III型和I型。頻次最少的II型降雨次洪水事件的輸沙量最多，I型、III型和IV型降雨條件下次洪水事件輸沙量的差異不顯著，輸沙量均較少。水土保持綜合治理顯著減少了流域徑流量和輸沙量，其中II型降雨次洪水事件減水量和減沙量最多，I型最少。

　　關(guān)鍵詞:黃土區(qū)小流域水土流失降雨類型水土保持

　　引言

　　降雨是引起黃土地區(qū)水土流失的一個最重要的因素［1］。降雨量、降雨強度及降雨歷時等降雨特征對降雨徑流輸沙的形成有重要影響［2－3］。降雨類型與水土流失的程度、分布規(guī)律、發(fā)生頻率等特征都存在著極為密切的關(guān)系［4－9］。研究黃土地區(qū)降雨類型與水土流失的關(guān)系是水土保持科學(xué)研究工作中的一個重要內(nèi)容，可為流域水土保持治理方案制定提供科學(xué)依據(jù)。

　　1研究區(qū)概況

　　1.1土壤、地形和水文條件

　　橋子?xùn)|溝流域位于甘肅省天水市北郊(N34°36'23′′，E105°42'28′′)，屬于黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，是渭河二級流域羅玉溝內(nèi)的一級支溝。橋子?xùn)|溝流域面積1.36km2，主溝長2.00km，平均比降20.75%，溝壑密度5.13km/km2。流域土壤以黃土質(zhì)黑褐土分布最廣，占流域面積60%左右，其次為紅色黃土質(zhì)黑褐土型粗骨土。橋子溝流域降水年際變化大，多年平均、最大及最小年降水量分別為542.5、933.7及366.8mm。降水年內(nèi)分配不均，汛期降水量占全年降水量的72%。年蒸發(fā)量1293.3mm，干燥度為1.3。年平均氣溫10.7°C，1月份平均氣溫－2.3°C，7月份平均氣溫22.6°C，極端最高氣溫38.2°C，極端最低氣溫－19.2°C。汛期降雨多以暴雨形式出現(xiàn)，土壤侵蝕嚴(yán)重。

　　1.2土地利用和水土保持現(xiàn)狀

　　橋子?xùn)|溝流域在1987年開始實施水土保持綜合治理，治理措施主要包括植被措施和溝道工程措施。治理前期以坡面治理措施為主，包括坡改梯、種樹和種草等，2006年在流域內(nèi)建設(shè)了19座淤地壩，如圖1所示。由表1可知［12］，橋子?xùn)|溝流域通過多年的水土保持綜合治理，流域土地利用情況發(fā)生顯著變化:與1986年相比，橋子?xùn)|溝流域2004年坡耕地和裸地面積分別減少了45.89%和4.26%，而梯田和林地面積分別增加了35.25%和15.19%，其他土地利用類型無顯著變化。

　　2數(shù)據(jù)來源與研究方法

　　橋子?xùn)|溝流域1987—2010年水文泥沙數(shù)據(jù)來源于黃河水利委員會天水水土保持科學(xué)試驗站。橋子?xùn)|溝流域內(nèi)布設(shè)了3個雨量站，以泰森多邊形法計算流域平均降雨量。在橋子?xùn)|溝流域出口設(shè)立了徑流泥沙測站(圖1)，測流建筑物為三角形測流槽，徑流測定在小水時用接流筒按體積法測定，洪水時用率定水位流量關(guān)系曲線和浮標(biāo)法測速計算流量，2種方法同步進(jìn)行，對照檢查。沙樣采用置換法處理。

　　3結(jié)果與討論

　　3.1流域水沙變化特征

　　對橋子?xùn)|溝流域143場次洪水事件的降雨、徑流和泥沙變量進(jìn)行了描述統(tǒng)計分析(表2)，主要降雨、徑流和輸沙特征如下:

　　流域最小降雨量3.0mm，發(fā)生在2008年6月29日，最大降雨量達(dá)到97.0mm，發(fā)生在2006年8月27日，次降雨量超過50mm的洪水事件共17次，占所有事件的11.9%，超過平均值38.8mm的洪水事件占所有事件的35.7%。次洪水事件的降雨歷時變化范圍為43～2399min，平均降雨歷時為628min，降雨歷時超過1000min的洪水事件有21場，占14.7%，降雨歷時小于480min的洪水事件有59場，占41.3%。次降雨平均雨強的最小值為0.5mm/h，發(fā)生在1987年6月26日，降雨量為12.3mm，但降雨歷時較長，達(dá)到1570min;平均雨強的最大值達(dá)到32.7mm/h，發(fā)生在2001年6月23日，降雨量為23.4mm，但降雨歷時最短，只有43min。平均雨強超過10mm/h的洪水事件僅有10場，占7.0%，小于5mm/h的洪水事件113場，占79.0%。前期降雨量的變化范圍較大，前1d、3d、5d和7d降雨量序列的變異系數(shù)分別為2.18、1.35、1.14和1.05。

　　3.2降雨-徑流-輸沙關(guān)系

　　構(gòu)建了降雨、徑流和輸沙變量的皮爾遜相關(guān)矩陣(表3)。由表3可知，P與H、Ms、Qmax在p＜0.01水平顯著相關(guān)，與ＲC和Cmax在p＜0.05水平顯著相關(guān)。D與徑流和輸沙都不具有顯著相關(guān)。I僅與ＲC在p＜0.01水平顯著相關(guān)，與Cmax在p＜0.05水平上具有顯著相關(guān)性。I30max對流域次洪水事件的徑流和輸沙具有顯著影響，與H、Ms、ＲC、C和Cmax都具有顯著相關(guān)性(p＜0.01)，表明I30max是橋子?xùn)|溝流域產(chǎn)流輸沙的重要影響因素。表3表明前期降雨量與流域的產(chǎn)流量和輸沙量不具有顯著相關(guān)性，但P3d與ＲC在p＜0.05水平顯著相關(guān)、P5d和P7d與ＲC在p＜0.01水平顯著相關(guān)，這表明前期降雨量對黃土丘陵溝壑區(qū)降雨產(chǎn)流能力具有顯著影響。

　　4結(jié)論

　　(1)P和I30max是影響橋子?xùn)|溝流域產(chǎn)流輸沙的主要降雨特征，流域降雨事件可劃分為4種類型降雨:I型，小雨量、小雨強、頻次最多;II型，大雨量、大雨強、頻次最少;III型，大雨量、小雨強;IV型，小雨量、大雨強。

　　(2)不同降雨類型條件下橋子?xùn)|溝的產(chǎn)流輸沙特征不同。II型降雨下次洪水事件的產(chǎn)流能力和洪峰流量最大，IV型次之，I型和III型最小;II型降雨下次洪水事件的輸沙量最多，I型、III型和IV型降雨條件下次洪水事件的輸沙量差異不顯著。II型降雨的產(chǎn)流量和輸沙量占流域產(chǎn)流輸沙總量的比例最大，分別達(dá)到了39.93%和43.46%。

　　參考文獻(xiàn)

　　1王萬忠．黃土地區(qū)降雨特性與土壤流失關(guān)系的研究［J］．水土保持通報，1983，3(4):7－13．WangWanzhong．Studyontherelationsbetweenrainfallcharacteristicsandlossofsoilinloessregion［J］．BulletinofSoilandWaterConservation，1983，3(4):7－13．(inChinese)

　　2BiHX，LiuB，WuJ，etal．Effectsofprecipitationandlanduseonrunoffduringthepast50yearsinatypicalwatershedintheloessplateau，China［J］．InternationalJournalofSedimentＲesearch，2009，24(3):352－364．

　　3李廣，黃高寶．雨強和土地利用方式對黃土丘陵區(qū)水土流失的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25(11):85－90．LiGuang，HuangGaobao．Effectsofrainfallintensityandlanduseonsoilandwaterlossinloesshillyregion［J］．TransactionsoftheCSAE，2009，25(11):85－90．(inChinese)

　　晏清洪1原翠萍2雷廷武1雷啟祥3張滿良3蘇廣旭3