土地利用类型变化对张峰水库上游径流影响

程鹏蓉

（山西省张峰水库建设管理局，山西　沁水　048215）

1　概况

1.1　流域范围

沁河发源于山西省长治市沁源县，总流域面积13500km2。张峰水库位于沁河上游大约224km的沁河干流，坝址以上河道长224km，总库容3.94亿m3。上游流域面积约4990km2，占沁河流域总面积的36.9%。

1.2　地形地貌及植被

张峰水库上游流域呈北高南低，流域地形以山区为主，沁水县以上区域干流两岸山谷较多。

张峰水库上游主要的土地利用类型是林地，占流域总面积的50%以上；流域耕地、草地合计占比28%左右；耕地和草地主要沿河网分布。

1.3　研究方法

采用历史反演法，就是通过对比分析流域在不同时期的土地利用情况下，流域在现时段的径流过程，分析土地利用对入库径流量的影响。

1.4　目的

采用不同时期张峰水库上游流域土地利用资料，分析在改变土地利用类型，其他条件不变时，水库入库径流特征，模拟径流量，探索土地利用下径流特征。为水库日常供水、防洪抗灾、流域水土管理提供理论依据。

2　土地利用变化特征分析

根据中国科学院资源环境科学数据中心提供的1990年、2000年，比例尺为1∶10万的土地利用数据。土地利用类型面积的变化，主要表现在土地利用类型总量的变化，通过比较土地利用方式总量的变化结果，可以得出各种土地利用类型在研究时间段内的结构变化及土地利用方式的变化方向。土地利用类型面积变化情况详见表1。

表1　流域两期土地利用情况

据表1可知，张峰水库上游流域土地利用类型变化特征。土地利用类型均以林地、耕地、草地为主，水域及居民生活用地较小。流域林地面积增加84.66km2，耕地减少了15.64km2，草地减少了49.19km2。流域内水域和农村居民建设用地2000年较1990年均减少，其基数较小，减小量也少。

3　日均流量对比

3.1　日均流量比较

逐年最大一天径流量主要出现在7月份到10月份，枯水年可能出现在其他月份，例如1994年出现在4月22日。土地利用条件下的逐年最大日均流量的变化情况如表2。

由表2可知，2000年土地利用下的最大一天径流量与1990年相比互有高低，但仅有1993、1996、2005年3年增大，其他年份均减小，因此整体在土地利用发生变化后，最大一天径流量呈减小趋势。

具体来看，1990年土地利用下最大日平均流量为117.96m3/s，大于2000年土地利用下的117.55m3/s，但两者相差不大，变化率仅为0.34%，日流量变化率减少3.36%。

表2　历年最大一日径流量变化

3.2　连续三天最大平均流量比较

土地利用变化后，连续三天最大平均流量变化情况，如表3所示。

2000年土地利用下的连续最大三天平均流量大于1990年的有3年，与逐年最大一天径流量变化一致均为1993、1996、2005年，其余年份均变小。2000年较1990年土地利用下多年平均连续最大三天平均流量减少了0.84%，土地利用类型变化后，使得连续三天最大平均流量呈现减小的趋势，与最大一天日径流的变化趋势一致。

综上可知，张峰水库控制的流域范围内，在其他条件不变的情况下，由于土地利用类型的变化，在2000年土地利用下的最大一天日均流量和最大三天平均流量都比1990年的小。说明增加林地可以有效减少径流。

4　月、年均流量对比

4.1　月均流量变化

土地利用条件下的多年月均流量的变化情况，见表4。

可知，2000年土地利用下的月均流量小于1990年土地利用下的月均流量。月均流量减少0.12m3/s，减少1.59%。7月到10月径流减少量较其他月份大，最高达0.32m3/s以上，可见2000年较1990年土地利用下，汛期削峰作用明显，表明林地增加可有效削减汛期洪峰值。

表3　历年连续最大三天平均流量变化

表4　多年月均流量变化

4.2　年均流量变化

不同土地利用变化下，年径流量逐年变化见表5。可知，2000年土地利用下的年均流量小于1990年。多年平均变化率为1.59%，各年年均流量变化率相差不大，最大的为2008年，减少3.17%；最小的为1996年，减小1.05%。

表5　年径流量变化　单位：m3/s

总之，年均流量的变化率与年均流量大小成反比，枯水年变化率大于丰水年，主要是因为在丰水年汛期，降雨较大，土地利用对产流作用影响变小。年均流量的减小是由于流域林地面积增加，其他土地利用类型减少所致。林地增加使土地涵养水源能力增加。耕地、草地减少，使得耕地、草地产流减少，居民用地、城市农村不透水面积减少，因此导致年均流量减少，所以，土地利用与覆被变化后，研究区总体表现出径流量减少的趋势。林地增加2.84%，多年年均径流减少1.59%。

5　结语

土地利用类型的变化，影响了张峰水库入库径流。林地增加2.84%，最大一日径流减小0.34%，连续最大三日径流量减小0.84%；7月月平均径流减小0.26m3/s，减小幅度为2.19%；年均径流量减小1.59%。