近30年苦水河水沙變化特征及成因分析

傅彥超, 王友勝, 楊 志, 劉 暢, 張曉明,魏天興, 辛 艷, 馬文濤, 解 剛, 任正龑

(1.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院, 北京100083; 2.中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室, 北京 100048; 3.寧夏回族自治區(qū)水土保持監(jiān)測總站， 銀川750002)

黃河流域是水土保持和流域泥沙研究的重點區(qū)域，存在水土流失、泥沙淤積和洪水威脅等問題。特別是近幾十年來，黃河流域氣溫升高、極端事件及自然災(zāi)害頻發(fā)和徑流減少等，是中國生態(tài)安全保障和經(jīng)濟社會發(fā)展的重點和難點地區(qū)[1-2]?？嗨邮菍幭木硟?nèi)重要的黃河一級支流，流域內(nèi)蒸發(fā)強烈，風(fēng)大沙多，河流含沙量高，是重要的生態(tài)敏感區(qū)[3]。流域下游為沖積平原，黏土礫石含量較高，上游為干旱草原區(qū)，植被稀疏，且地勢較高，發(fā)生土壤侵蝕之后極易沿河而下匯入黃河干流。不少研究指出[4-6]，位于黃土高原丘陵溝壑區(qū)的黃河干支流輸沙量均有大幅減少，在黃河中游產(chǎn)沙區(qū)人類活動是輸沙量減少的主控因素[7]。在黃河寧夏段，上游來水來沙條件的變化是造成寧夏河段河道淤積的原因[8]。但目前氣候變化及人類活動對寧夏干旱區(qū)域水沙變化的影響尚不明晰。因此，探究苦水河流域的水沙變化對明晰流域內(nèi)水沙輸移特征和探究寧夏干旱區(qū)水土保持理論具有重要意義。

水沙序列是通過水文站實際測量得到的徑流及輸沙非平穩(wěn)時間序列[9]，針對流域徑流、輸沙數(shù)據(jù)的時間序列分析，可以探究徑流泥沙在時間尺度上的變化特征和變化趨勢。水沙序列的特征可以采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗，來檢測流域徑流輸沙在特定時間段內(nèi)的變化趨勢以及對變化過程中突變點的檢測[9-10]。也有學(xué)者開展了徑流、輸沙集中度研究[11]，該概念最早被用來研究年內(nèi)降水的分配情況[12]，后也有應(yīng)用在徑流、泥沙相關(guān)研究當(dāng)中[13-14]。水沙關(guān)系曲線(sediment rating curve，SRC)是研究流域輸沙變化的常用工具，用以表達徑流量和輸沙量的內(nèi)在關(guān)系，區(qū)域內(nèi)水文循環(huán)和泥沙輸移可以通過水沙關(guān)系曲線的變化來進一步表達[15]。水沙關(guān)系曲線有多種形式，包括線性函數(shù)、冪函數(shù)、分段函數(shù)等，以冪函數(shù)最為常見[16-17]。冪函數(shù)水沙關(guān)系滿足表達式SSC=aQb(SSC為泥沙濃度，Q為流量)，參數(shù)a，b能夠反映河流的輸沙能力強弱和外界環(huán)境對其影響[18]。許多研究發(fā)現(xiàn)[19-20]，在歷時短、降雨強的洪水事件下，河流輸沙和徑流會發(fā)生遲滯現(xiàn)象，洪水場次下的水沙關(guān)系曲線會呈現(xiàn)出不同環(huán)路曲線(SSC-Q)類型，這可以用來分析河流的輸沙狀況和水沙協(xié)調(diào)關(guān)系。

本研究以苦水河流域為研究對象，基于1989—2019年郭家橋水文站長時間序列降水及水沙數(shù)據(jù)，采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗分析近30年苦水河流域水沙變化情勢，根據(jù)實測資料，對長時間水沙關(guān)系曲線及其參數(shù)做趨勢分析，并在洪水條件下分析水沙關(guān)系曲線的滯回特征。基于雙累積曲線法、集中度分析和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等統(tǒng)計方法，識別苦水河流域水沙變化的主要驅(qū)動因素，在氣候和人類活動的影響下，探討其對苦水河流域水沙變化的貢獻率，研究旨為提高對苦水河流域水沙變化規(guī)律及驅(qū)動要素的理解，并為未來寧夏干旱區(qū)優(yōu)化水土保持措施提供參考。

1 研究區(qū)概況

苦水河為寧夏境內(nèi)黃河第二大一級支流，位于寧夏回族自治區(qū)中東部，源于甘肅省環(huán)縣甜水堡鎮(zhèn)，向北經(jīng)寧夏吳忠市鹽池縣、同心縣、利通區(qū)、紅寺堡區(qū)、靈武市5個縣(市、區(qū))，于靈武市新華橋鎮(zhèn)華一村匯入黃河，主河道全長223.8 km。流域位于北緯37°03′—38°05′，東經(jīng)106°02°—107°15′，寧夏境內(nèi)流域面積4 942 km2，占苦水河流域總面積的94.7%[21]。流域水系主要有苦水河、甜水河、沙溝、小河4條水系。流域地處騰格里沙漠與毛烏素沙地的交匯處，地貌類型多為風(fēng)沙丘陵。流域內(nèi)降雨稀少，多發(fā)歷時短，強度大的降雨，多年平均降水量248 mm[3]。流域年平均氣溫處于上升趨勢，蒸發(fā)強烈。土壤類型以淡灰鈣土、黃棉土和風(fēng)沙土為主，有機質(zhì)含量低，土質(zhì)疏松。流域內(nèi)植被類型屬于荒漠草原植被，植被種類少，種群結(jié)構(gòu)單一，植被覆蓋度低[22]。自2000年，寧夏開始實施退耕還林還草工程，對南部風(fēng)沙區(qū)的沙漠化土地進行重點治理，并且采取封山禁牧的一系列措施使水土流失和土地沙化問題得到緩解。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

1989—2019年逐日徑流量、輸沙量取自苦水河流域水文控制站——郭家橋水文站，降雨數(shù)據(jù)來自吳忠氣象站。郭家橋水文站控制面積5 216 km2，年平均徑流量0.933 8億m3。土地利用遙感數(shù)據(jù)從PIE-engine遙感與地理信息云服務(wù)平臺獲取，產(chǎn)品為中國30 m年度覆蓋數(shù)據(jù)(annual China Land Cover Dataset, CLCD)，該數(shù)據(jù)基于5463個獨立參考樣本，產(chǎn)品總體精度為79.31%。

2.2 研究方法

2.2.1 Mann-Kendall趨勢分析 利用Mann-Kendall(下文簡稱M-K)趨勢檢驗的方法對郭家橋水文站1989—2019年的徑流、輸沙數(shù)據(jù)做趨勢性分析。M-K檢驗法對長時間序列的數(shù)據(jù)變化趨勢具有良好的識別能力，在檢驗氣候和水文要素的變化趨勢上應(yīng)用廣泛。該方法不要求數(shù)據(jù)遵循特定的分布，同時個別異常值的干擾對結(jié)果影響不大，因此，可以相對客觀地反映出長時間水文時間序列變化情況[23]。也可以進一步用此方法檢驗徑流泥沙量時間序列的突變情況。具體計算方法參考文獻[24]。

2.2.2 集中度分析 將集中度指數(shù)[25]應(yīng)用于流域內(nèi)徑流和輸沙時間序列，來分析年內(nèi)徑流、輸沙的集中情況，集中度指數(shù)可以用來表達日降雨對年內(nèi)總降水的貢獻程度。計算步驟：首先將年徑流量標準化，之后按照等級劃分(0～0.000 9，0.001～0.009，0.01～0.09，0.1～0.9)，然后在逐個徑流等級下計算出發(fā)生天數(shù)和徑流量之和，并計算各個徑流等級內(nèi)的累積徑流量百分比(Y，%)和累積徑流天數(shù)的百分比(X，%)，用同樣的方法計算輸沙量的年內(nèi)集中度CI。其中Y，X符合以下的洛倫茲曲線分布:

Y=aXebX

可以通過最小二乘法進行計算a和b的值，

兩個常數(shù)被確定后，洛倫茲曲線在0到100之間的定積分就是曲線下的面積S可以通過以下公式計算得到：

最后計算面積S占總面積的百分比得到計算年份的集中度CI:

通過上述步驟得到的集中度介于0～1，靠近1則說明代表年徑流、輸沙量集中分布于一段時間內(nèi)，反之，靠近0則代表年徑流和輸沙量分布較為分散[9]。

2.2.3 水沙關(guān)系曲線及其參數(shù) 水沙關(guān)系曲線常用來描述徑流和泥沙之間的關(guān)系，是基于水文站實測徑流和泥沙數(shù)據(jù)的一種經(jīng)驗回歸關(guān)系[26]，在各種回歸關(guān)系中，冪函數(shù)關(guān)系最為常見[27]，流量(Q)滿足在一定參數(shù)下對懸移質(zhì)泥沙輸沙率(SSC)的函數(shù)。表達形式為:

SSC=aQb

式中:a為系數(shù),b為指數(shù)。a和b的值表示沙源供應(yīng)情況和水流影響下的泥沙輸移的變化情況[28]。有學(xué)者對SRC函數(shù)關(guān)系中的參數(shù)a,b賦予了一定的實際意義并被廣泛應(yīng)用于水沙關(guān)系的研究中。系數(shù)a代表了流域內(nèi)的侵蝕嚴重程度,反映了流域泥沙的可侵蝕性,系數(shù)a越大表明越易被侵蝕,同時,系數(shù)a的變化容易受到外界環(huán)境和人為活動干擾的影響;指數(shù)b與河流本身的性質(zhì)有關(guān),受河床形態(tài)、水流速度、水沙配比的影響,代表了河流自身的侵蝕能力,其值越大表明隨流量的增加含沙量或輸沙率增加的越快[29-30]。

2.2.4 貢獻度分析 流域水沙情勢變化主要受到氣候變化和人類活動的影響[31]，為分析這兩種因素對苦水河流域的影響貢獻度，采用雙累計曲線法定量計算。雙累計曲線法常用于水文氣象要素的趨勢變化分析，用于判斷人為擾動是否造成了流域要素的趨勢性變化[32]。將逐年累計降雨量和徑流量分別與逐年累計降水在徑流、輸沙突變前后建立線性回歸直線，如果二者斜率差別較大，則說明人類活動對徑流輸沙變化的貢獻度較高。并通過計算土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析近30年間的土地利用變化情況，進一步判斷人類活動的主要作用形式。

3 結(jié)果與分析

3.1 水沙序列的時間變化

3.1.1 年際尺度特征 苦水河流域1989—2019年均降雨198.10 mm，年均徑流量14.16×107m3，年輸沙量5.83×106t，降雨少，輸沙量大。為探究其在年際尺度上變化趨勢。對苦水河郭家橋水文站1989—2019年徑流、泥沙數(shù)據(jù)進行時間序列分析，見圖1，徑流和泥沙的變化趨勢相近，徑流量大的年份往往伴隨著高輸沙量，但在2012—2019年徑流量上升的過程中，輸沙量并未顯著提高，說明流域“大水大沙”的情況有所改善。進一步，對年徑流量和年輸沙量數(shù)據(jù)進行線性擬合分析，結(jié)果顯示在近30年間，苦水河流域年徑流量和輸沙量均有減少的趨勢。

進一步對苦水河近30年水沙數(shù)據(jù)做 Mann-Kendall趨勢檢驗。研究時段內(nèi)，苦水河徑流量(p<0.1)和輸沙量(p<0.05)銳減趨勢達到顯著水平。為判斷年徑流和輸沙數(shù)據(jù)變化拐點，對徑流輸沙數(shù)據(jù)進行Mann-Kendall突變檢驗。結(jié)果顯示，年徑流時間序列Z值為-1.67，年輸沙時間序列Z值為-3.37，均通過了顯著性檢驗(p<0.05)，年徑流量在2002年發(fā)生減少突變，而年輸沙量減少突變在2004年發(fā)生。以突變點為時間劃分節(jié)點，節(jié)點之前的時間段為基準時期，節(jié)點之后的時間段為變化時期，進一步結(jié)合徑流輸沙量的突變點將郭家橋水文站水沙序列做時間段劃分，見表1。郭家橋水文站變化期較基準期年徑流及年輸沙量分別減少10.16%和87.26%。此結(jié)果表明，在1989—2019年，年徑流量并沒有大幅減少，與M-K檢驗結(jié)果減少趨勢不顯著相一致，但年輸沙量卻有明顯的減少趨勢。該結(jié)果為進一步判斷氣候變化和人類活動對苦水河流域水沙情勢變化的影響提供了研究基礎(chǔ)。

圖1 1989-2019年徑流輸沙年際變化

表1 苦水河流域徑流泥沙時間序列分析

3.1.2 月際尺度特征 對1989—2019年每個月的徑流量和輸沙量數(shù)據(jù)用做統(tǒng)計，見圖2，利用箱線圖分析徑流和輸沙的年內(nèi)分配情況。結(jié)果顯示，近30 a總徑流量為4.45×109m3，總輸沙量為1.93×108t，徑流量和輸沙量的年內(nèi)分配比較集中，每年的5—8月為豐水期，豐水期徑流量3.04×109m3，占總量的68.36%，同時這一期間也伴隨著大量的泥沙輸移，豐水期4個月內(nèi)的輸沙量為1.75×108t，占到總量的90.49%。每年的12月至3月為枯水期，輸沙量為0.18×108t，占比為9.51%，輸沙量較低。

3.1.3 日際尺度特征 為分析年徑流量和年輸沙量在日尺度上的分配情況，引入集中度指數(shù)(concentration index)。集中度指數(shù)最早應(yīng)用于經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域，用來表征貧富差距，近些年來，有研究人員將這一指標應(yīng)用到年內(nèi)降雨在日尺度上的集中度上。本文擬采用這一概念來分析年徑流和泥沙的分布情況。首先，用洛倫茲曲線擬合1989年郭家橋水文站的累計徑流百分比和累計天數(shù)百分比數(shù)據(jù)，并驗其擬合優(yōu)度，發(fā)現(xiàn)決定系數(shù)R2為0.927 8，說明擬合效果較好。統(tǒng)計后續(xù)年份，發(fā)現(xiàn)決定系數(shù)均在0.9以上。

圖2 徑流、輸沙的年內(nèi)分配情況

1989—2019年徑流和輸沙集中度見圖3，年徑流集中度均小于年輸沙集中度，年徑流集中度均值為0.53，年輸沙集中度均值為0.911。徑流集中度指數(shù)的變化趨勢采用M-K檢驗法進行研究，發(fā)現(xiàn)徑流和輸沙集中度指數(shù)的Z值分別是-4.22和-2.59，p值均小于0.01，均有顯著下降趨勢(p<0.01)，說明徑流和輸沙在年內(nèi)的分布均有趨向于均勻的趨勢，但輸沙集中度仍然維持在較高的水平。

圖3 年徑流、輸沙集中度分布

觀察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，近30年輸沙量CI值的最大值發(fā)生于1997年，CI值達到0.99，并且在1999年、2001年CI值也達到了0.98，表明在這些年份苦水河流域在某一時間段輸沙量比較集中。在1997年(圖4)，7月30-7月31日僅兩天的輸沙量就達到年內(nèi)總輸沙量的74.08%。盡管苦水河流域近30 a輸沙量大幅減少并且集中度指數(shù)有顯著的(p<0.01)下降趨勢，但其值仍舊較高，這表明苦水河流域內(nèi)極端產(chǎn)沙事件頻發(fā)，需要對流域洪水事件提高重視，防范未來洪水下的產(chǎn)沙事件。

為進一步分析降雨對輸沙量的影響，在集中度不同的年份下選取降雨量大于10 mm、大于20 mm的降雨頻次和日輸沙量選取大于前5%(21 772.8 t)的輸沙頻次，旨在分析強降雨下的輸沙情況。由表3看出，高集中度的年份在降雨發(fā)生頻率上均高于低集中度年份。在強降雨(>10 mm、>20 mm)事件上則更加顯著，例如在輸沙集中度較高的2010年發(fā)生6次大于10 mm降雨事件，而在輸沙集中度較低2011年則沒有發(fā)生大于10 mm降雨事件；在輸沙集中度較高的2002年發(fā)生4次大于10 mm降雨事件，而在輸沙集中度較低2005年則僅發(fā)生1次大于10 mm降雨事件。在強降水場次多的年份其輸沙量較大的天數(shù)也增多，表明強降雨事件對極端產(chǎn)沙事件具有顯著的影響。

圖4 1997年逐日輸沙量分布

表2 極端產(chǎn)沙年份的強降雨頻數(shù)

3.2 水沙關(guān)系的時間變化

3.2.1 水沙關(guān)系曲線及參數(shù) 擬合1989—2019年徑流量和輸沙量(圖5)，符合冪函數(shù)分布且其擬合效果較好，決定系數(shù)R2為0.67。在水沙關(guān)系曲線的參數(shù)中，參數(shù)a值為5.48×10-6，參數(shù)b值為4.24。

圖5 年徑流量-年輸沙量的水沙關(guān)系

為進一步探究參數(shù)a和b在近30年的變化趨勢和規(guī)律，按照公式(6)將其逐年擬合計算參數(shù)a和b。計算結(jié)果見圖6，a總體均值為9.07×10-5，在1989—2003年、2004—2019時間段內(nèi)的均值分別為1.17×10-4，6.63×10-5；b總體均值為2.65，在1989—2003年、2004—2019時間段內(nèi)的均值分別為2.61，2.70。然后對a和b的時間序列做M-K檢驗，序列a對應(yīng)的Z值為-3.355 9，p值為0.000 8(<0.01)，說明近30年來，a值有顯著下降的趨勢，表明說明流域內(nèi)侵蝕強度降低，泥沙可蝕性降低。由于系數(shù)a受到人類活動的影響較大，表明近30年間大規(guī)模的生態(tài)修復(fù)工程和退耕還林工程(2000年)發(fā)揮了較大的作用，人類活動對流域產(chǎn)水產(chǎn)沙的影響加大;序列b對應(yīng)的Z值為1.02，p值為0.307 8(>0.1)，b值呈上升趨勢但并不顯著，說明河流本身的能量增加并不顯著、河流的輸沙能力和輸沙特性變化不大。

圖6 1989-2019年參數(shù)a和b的變化趨勢

3.2.2 SSC-Q環(huán)路曲線 懸浮泥沙運移是一個與降雨特征、徑流流量和泥沙可用性相關(guān)的復(fù)雜過程，受到水文和地貌過程時空異質(zhì)性的顯著影響[33]。懸浮泥沙濃度和流量(SSC-Q)滯后類形可用于解釋懸浮泥沙動力學(xué)。滯后環(huán)的形狀包括線性、順時針形、逆時針形、正8字形、逆8字形、線性環(huán)路和復(fù)雜形，同時有助于確定排水系統(tǒng)內(nèi)單個事件的沉積物可用性和沉積物源的近似空間分布[34-35]。

分析苦水河流域23場典型洪水過程，發(fā)現(xiàn)以下5種SSC-Q滯后曲線類型：正“8”字形、逆“8”字形、順時針形、逆時針形和線形環(huán)路(圖7)。逆時針滯回環(huán)路表示漲水期含沙量大于落水期含沙量，含沙量早于徑流量達到峰值，此時泥沙物源比較豐富且主要來源于流域上游；相反的，順時針滯回環(huán)路通常表示漲水期含沙量小于落水期含沙量，徑流量早于含沙量達到峰值，說明泥沙補給不充分，泥沙主要來自于水文站附近[36]；逆“8”字形表示洪水過程中，滯回環(huán)路在徑流量較低時表現(xiàn)為逆時針，同時在徑流量較大時表現(xiàn)為順時針，代表了短而急促的泥沙；正“8”字形與逆“8”字相反，代表了平緩且長久的泥沙；線形環(huán)路代表含沙量和徑流量的輸移時間和變化比例同步。

圖7 5種 SSC-Q環(huán)路類型及其水沙趨勢

統(tǒng)計不同時段26場典型洪水事件中5種環(huán)路類型的發(fā)生頻率，結(jié)果見表3。近30年，順時針滯回類型大于逆時針滯回類型。分階段來看，2002年之后順時針滯回類型的發(fā)生頻率進一步增加。這表明苦水河流域的河流泥沙補給程度降低。同時，在2002年之前的時間段出現(xiàn)一次逆“8”形環(huán)路曲線，而在2002年之后的時間段出現(xiàn)正“8”形環(huán)路曲線，說明河流由短而急促的輸沙模式漸漸轉(zhuǎn)向平緩長久的輸沙模式，進一步驗證了近30年來苦水河輸沙能力減弱，泥沙傳播速率降低的特點。

表3 不同時間段水沙滯回類型頻率

3.2.3 水沙變化的驅(qū)動因素 為進一步探究苦水河流域水沙減少的驅(qū)動因素，結(jié)合年徑流量與年輸沙量時間序列變化突變點，采用雙累積曲線法分別分析氣候條件和人類活動對苦水河流域水沙變化的影響(表4)。

表4 降雨與人類活動對徑流和泥沙減少的貢獻率

由圖8看出，在2002年前后，擬合累計泥沙曲線的直線斜率明顯變小，由0.061變化至0.006。而在2004年前后，擬合累計徑流曲線的直線斜率并未發(fā)生明顯的變化，由0.085減小至0.059。

圖8 人類活動對徑流和輸沙變化的影響

結(jié)果表明：人類活動是苦水河的水沙減少的主要因素。徑流變化百分比為23.49%，其中氣候變化貢獻率為26.35%，人類活動貢獻率達73.65%；輸沙變化百分比為87.26%，其中氣候變化貢獻率為4.33%，人類活動貢獻率達95.67%。輸沙變化相較于徑流變化受人類活動的影響較大。

為進一步分析人類活動對水沙變化的作用機制，基于landsat遙感數(shù)據(jù)分析苦水河流域近30年的土地利用變化情況。通過分析1990年、2019年苦水河流域土地利用類型可知，草地是流域內(nèi)優(yōu)勢土地利用類型，占流域內(nèi)面積80%以上，其次為農(nóng)田，占比為0.14%。采用疊加分析的方法分析近30年苦水河流域土地利用類型的變化情況，從空間上看，發(fā)生土地利用類型變化主要聚集在西部、北部、東南部，表明苦水河上、下游均發(fā)生了變化，且從變化面積和強度上看，下游(西北部)大于上游(南部)(圖9)。

圖9 1990-2019年土地利用類型的變化情況

流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣表5表明：建設(shè)用地、林地、農(nóng)田和水域面積增加，相應(yīng)地，草地和荒地面積減少。1990—2019年，在總共407.80 km2農(nóng)田中，有229.97 km2轉(zhuǎn)化為草地，0.29 km2轉(zhuǎn)化為林地，轉(zhuǎn)化區(qū)域集中在流域上游；同時有519.45 km2由草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田，轉(zhuǎn)化區(qū)域集中在流域下游；上游有146.38 km2荒地轉(zhuǎn)化為草地；建設(shè)用地和水域的增加集中在流域中部，位于暖泉湖周邊。

綜合上述分析，在發(fā)生土地利用類型變化的區(qū)域在空間上具有明顯的集聚效應(yīng)，土地利用類型的變化主要集中在南部山區(qū)和西北部沿黃河平原。用地類型的變化主要是草地、農(nóng)田和荒地之間的轉(zhuǎn)化。南部山區(qū)土層淺薄，土壤貧瘠且水資源匱乏，不適合大面積耕作，而退耕還草可以有效地防風(fēng)固沙，減少水土流失。而在水土條件較好的流域下游，增加耕種面積可以維持耕地的平衡，促進經(jīng)濟社會的發(fā)展。這種土地利用情況的轉(zhuǎn)變促使苦水河流域水沙格局發(fā)生變化，特別是南部山區(qū)大面積的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸厥沟每嗨恿饔蛏嫌蝸砩尺M一步減少，這與前述苦水河流域輸沙量減少相吻合。

表5 1990-2019年苦水河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

4 結(jié) 論

(1) 苦水河年輸沙量顯著減少，年徑流量有減少趨勢但并不顯著。輸沙量和徑流量分別在2002年和2004年發(fā)生減少突變，突變點前后變化量分別為10.16%和87.26%。年徑流和泥沙集中在5—8月，且從日尺度上看，輸沙集中度很高，需要防范汛期洪水引發(fā)的極端產(chǎn)沙事件。

(2) 通過分析水沙關(guān)系曲線，參數(shù)a有顯著下降的趨勢，表明流域內(nèi)侵蝕程度降低，參數(shù)b有不顯著的上升趨勢，說明河流自身的輸沙特性變化不大。洪水場次下的水沙關(guān)系呈現(xiàn)出以下5種環(huán)路曲線類型：順時針、逆時針、正“8”字、逆 “8”字、線性。順時針和正“8”字滯回類型增加，表明河流泥沙補給程度降低，輸沙能力減弱，并由短而急促的輸沙模式漸漸轉(zhuǎn)向平緩長久的輸沙模式。

(3) 近30 a苦水河流域內(nèi)徑流量和輸沙量的減少，人類活動都是首要驅(qū)動因素，貢獻度分別達到73.65%和95.67%。南部山區(qū)大范圍的農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸赜行Ы档土丝嗨恿饔蛏嫌蝸砩沉?，退耕還草措施對促進水土保持、協(xié)調(diào)水沙關(guān)系具有積極意義。