景观格局视角下晋西三川河流域径流变化归因分析

雷泽鑫,傅健宇,罗俊杰,曹 磊,*

1 天津大学建筑学院, 天津 300072 2 河海大学水文水资源学院, 南京 210024

黄土高原地区地质地貌条件特殊,由地表径流冲蚀引发的水土流失与生态失衡等问题突出[1—2]。长久以来,黄土高原径流变化受到气候变化和人类活动双重影响[3]。随着水土保持与生态建设推进,降水量对于黄土高原地区径流的影响在逐渐下降；退耕还林还草工程、淤地坝建工程等大规模人类活动[4—5],造成下垫面变化,从而显著改变了该地区的降雨-径流关系[6],影响水文循环过程[7]。在大规模人类活动背景下,揭示对下垫面变化对黄土高原地区径流的影响,是进一步开展水土保持与水资源规划利用。然而,生态修复与规划建设的落地实施是以土地空间为基本实施单元。因此,从地理空间角度探究景观空间格局变化对区域径流变化的影响,是维持水土保持成果、纾解区域水矛盾的科学依据,也是新时期国土空间规划的重要导向。

流域是黄土高原自然地貌与水土保持治理的基本空间单元。以流域为范围,探究土地利用或覆被类型(land use/ land cover, LULC)的空间变化特征有助于准确理解和评价人工活动干扰下的水文响应过程[8]。定量评价流域尺度下气候变化和下垫面变化对流域径流变化的影响通常有水文模型和统计学分析两类方法[9—10]。水文模型建模过程往往需要高分辨率的数据集,且模型校准验证过程较为繁琐[11]。相比之下,在有长期水文数据记录的情况下,统计学方法具有一定优势。我国多位学者[12—14]基于Budyko水热平衡方程[15]推导出的经验公式,结合弹性框架的应用[16],对于定量区分气候与下垫面变化对流域径流影响计算方便、形式简洁、科学性强[17—18]。这一方法在黄土高原地区流域径流变化归因分析方面得到一定的应用：宁怡楠等[6]、张丽梅等[19]通过应用Budyko方程的弹性公式,得出退耕还林还草工程引起下垫面变化是流域径流减少的主要因素。毕早莹等[20]进一步将植被指数NDVI引入Budyko方程,并计算出窟野河流域植被变化对径流的贡献率。在一定时间跨度内,流域下垫面的地形与土壤条件相对稳定。因此,上述研究中都将LULC视为下垫面变化的主要影响因素。LULC对径流变化的影响体现在以下两个方面：一方面,LULC变化造成曼宁系数等下垫面物理性质变化[21],改变产汇流过程中的流量、峰值及路径等[22]；另一方面,由LULC形态、比例和镶嵌关系共同构成的景观格局[23]改变也会显著改变流域水文特征。然而,已有研究多从前一方面分析具体植被覆盖类型或面积造成的径流变化；对于后者的研究仅局限于从景观格局指数与径流变化的直观分析,证实河川径流与景观格局之间存在的必然关联[8,24]。黄土高原地区流域径流量变化与景观格局之间存在的具体空间关联,仍有待进一步解释。

作为黄土高原水土流失的严重区域与水土治理的典型代表,黄土丘陵沟壑区是开展景观生态格局变化对径流影响研究的适当区域。本研究以晋西三川河流域为例,基于景观生态学“格局-过程”耦合视角,选用Budyko假设下的Choudhury-Yang经验公式构建弹性框架,通过景观格局指数表征LULC的图底空间变化,建立产汇流变化过程与流域景观空间变化之间的数学模型,对径流变化进行地理空间层面的归因分析。通过水文学、景观生态学的多学科融合方法,从景观格局的角度量化分析下垫面变化与径流变化的地理空间关系,探究解释不同空间尺度景观镶嵌关系对径流变化的影响,为流域水资源管理与水生态规划提供决策依据。

1 研究区概况

三川河是黄河左岸的一级支流,也是晋西地区汇入黄河的第二大支流,流域面积4161km2。根据流域地貌特征和水文情势分异,三川河流域可划分为北川河流域、东川河流域、南川河流域和三川河流域4个水文分区及子流域(图1)。该流域是黄土丘陵沟壑区中水土流失较为严重的区域,1982年被列为全国8个水土保持重点治理流域之一后,随即开始以“基本农田、水保林、经果林”为主要措施、为期十年(1983—1992年)的流域水土流失综合治理[25]。因此,以三川河流域为研究对象,探索黄土高原丘陵区流域人类活动引起的下垫面改变及其景观格局变化和径流关系具有一定的典型性,同时对于当地生态规划和建设发展具有一定的现实意义。

图1 研究区域概况Fig.1 Overview of Sanchuanhe River Basin

2 数据与方法

研究包括四个步骤：(1)通过Mann-Kendall相关检验法分析年径流量变化序列,确定研究期区间；(2)利用Budyko方程分析气候变化和下垫面变化对于研究期间的年径流量变化的贡献；并基于移动窗口函数(moving window),求得5年滑动平均期的经验参数ω序列；(3)基于1980、1990、2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用数据,计算三川河流域及其49个子流域在类型和景观层次的景观指数；(4)利用下垫面变化对径流变化的经验参数ω序列与景观指数序列进行相关性分析,并建立逐步线性回归方程,分析景观格局变化与径流变化的潜在空间关联。

2.1 数据来源

分析数据包括三川河流域下游后大成水文站1960—2020年逐月径流量数据,流域内国家气象站点离石站的同期逐日气象数据(降雨量、平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、日照时数、平均风速等数据)。以上数据分别来源于国家水文年鉴和中国气象数据网(http://data.cma.cn/)。为了充分反映铁路建设前后土地利用类型和景观格局的变化,选取三川河流域所在区域2000、2005、2010、2015、2020年卫星图像作为研究基础数据。遥感影像以ASTER和LandSat 7 ETM+数据为主,分辨率为30m。基于我国土地利用分类标准,将研究区土地分为耕地、林地、草地、建设用地和水体5种利用类型。通过ENVI完成遥感影像的监督分类,结合实地调查对解译数据进行验证和修正。利用ArcGIS完成影像数据的几何校正、坐标登记和矢量化。根据随机抽样和实地验证表明,图像解读的总体准确率在90%以上。

2.2 研究方法

2.2.1趋势检验

Mann-Kendall相关检验法(M-K法)属于非参数检验方法,可以用来检验一个时间序列的变化趋势和识别序列是否有突变点。该方法的优点是不需要样本遵从一定的分布,也不受异常值的干扰,更适用于类型变量和顺序变量,且计算简单,在检验降水、气温和径流等时间序列的趋势变化和突变等方面应用广泛[26]。本文采用M-K法对三川河流域的气象和水文数据的变化趋势进行显著性检验和突变点检验,显著性水平为0.05。

2.2.2径流变化贡献率计算

(1)Budyko水量平衡方程建立

Choudhury-Yang经验方程反映了在一定的气候和植被条件下,流域长期的水文气候特征服从水分和能量平衡原理,表达式如下：

(1)

式中,E是长期平均的年实际蒸散发量(mm),P是长期平均年降水量(mm),E0是长期平均的年潜在蒸散发量(mm),ω为无量纲常数,反映人类活动对流域下垫面影响变化的特征参数。式中认为P、E0和ω是相互独立的变量。

结合流域长期水量平衡方程P=E+R,长时间尺度上流域径流量R可以用流域内降水P、潜在蒸散发E0以及与植被有关的经验参数ω进行描述：

R=f(P,E0,ω)

(2)

(2)径流变化贡献量计算

将R与P、E0、ω的变化关系可以表示为全微分形式:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

突变前后的平均径流深分别表示为R和R′,那么突变前后多年平均径流深变化可表示为：

ΔR=R′-R

(8)

同时,ΔR也可以用气象要素变化及流域人类活动变化的影响表示：

ΔR=ΔRP+ΔRE0+ΔRω

(9)

式中,ΔRP为降水变化引起的径流变化,ΔRE0潜在蒸散发变化引起的径流变化,ΔRω为人类活动引起的径流变化。

根据上文中得出的径流弹性系数表达式,则可得到：

(10)

(11)

ΔRω=ΔR-(ΔRP+ΔRE0)

(12)

式中,ΔP和ΔE0分别为突变前后多年平均降水量和潜在蒸发量的差值,ΔP=P′-P,ΔE0=E0′-E0

降水、潜在蒸散发和人类活动变化对径流变化的贡献率β、γ、τ,可通过以下算式得出：

(13)

(14)

(15)

贡献率为正值说明该因素变化所带来的径流效应为正效应,即导致径流增加,相反为负效应,即导致径流减少。

(3)人类活动对流域下垫面影响变化的特征参数ω计算

移动窗口是平滑水文序列随机变化的一种简单而有效的方法,已被广泛用于表示序列的非平稳性[27]。为了消除蓄水变化和自然气候变化影响,采用5年时间窗口的宽度求得年平均径流量、降水量以及潜在蒸散量。以5年为中心的时间窗内,可以求得Budyko方程中的参数ω以表征不同滑动平均时间内人类活动的变化规律。

2.3 景观指数选取

景观指数是通过数理统计或拓扑计算公式描述不同景观要素的形态特征及其组合的结构关系[28]。虽然景观指数本身并不具有生态学意义,但是景观指数能够直接反映斑块形状特征或对不同斑块的拓扑关系进行量化描述,从而表征流域下垫面的变化情况。因此,根据生态学原理方法,综合Fragstats 4.2帮助文档[29]与已有研究成果在径流归因分析中对景观指数的选择[8,24],分别筛选类型水平上的22个指标与景观水平上的26个指标,利用Fragstats 4.2完成对整个流域和子流域级别的景观指数统计。

2.4 数据分析

采用Pearson相关性分析在流域景观水平-流域斑块类型-子流域景观水平3个层级检测景观指数与人类活动对径流变化影响参数之间的显著性关系(P=0.05或0.01)。利用逐步线性回归的方法确定与人类活动影响参数相关的最敏感景观指标。采用SPSS 22.0完成Pearson相关系数和逐步回归分析。

3 结果与分析

3.1 三川河流域水文气候特征

3.1.1径流变化趋势分析

根据M-K法对研究区的年径流量和年降水量序列的变化趋势与突变点进行分析。由图2可知,20世纪60年代中期以后,三川河流域的年降水量快速减少；从1979年至2010年年降水量变化表现出均匀波动的相对稳定状态。三川河年径流量变化情况较复杂(图3)：由UF趋势线分析可知,三川河流域年径流变化在1970年呈相对稳定的波状起伏,70年代到80年代年径流在总体减少的趋势下略有波动,在80年代后径流继续呈现出快速减少的趋势。在0.05的置信区间中,UF和UB趋势线在1979—1980年间出现交点可知1980年至今的径流减少是一突变现象。因此,本文以1980年作为突变点,对1980年至今三川河流域径流突变的归因分析。

图2 1957—2018逐年降水M-K统计曲线 Fig.2 Mann-Kendall statistical curve for annual precipitation from 1957 to 2018 UF表示按时间序列顺序计算出的统计量序列,为标准正态分布；UB为逆序重复前一过程得到的计量序列

图3 1955—2019逐年径流M-K统计曲线 Fig.3 Mann-Kendall statistical curve for annual runoff from 1955 to 2018

3.1.2径流变化归因结果

三川河流域的径流补给主要依靠降水,没有外来河流汇入或冰川融雪,因此,在研究区的径流变化归因分析中,主要考虑降水、潜在蒸散量及人类活动的影响。根据M-K分析结果分别将1957—1979年作为基准期,1980—2020年作为突变期。基于Choudhury-Yang经验公式(公式1),分别计算得出研究区年径流量R对年降水量P、潜在蒸散量E0和人类活动ω的弹性系数(公式5—7),反映了三川河流域对以上因素的敏感程度(表1)：当年降水量增加1%,相应地年径流量增加幅度为2.7%；当年潜在蒸散发量增加1%,相应地年净流量减少1.7%；流域下垫面参数增加1%,相应地年径流量减少2.2%。可见,年径流量变化对降水的敏感性要略大于人类活动带来的敏感性。根据公式13—15计算出以上三大因素对径流变化的贡献率可知,在突变期后年平均径流降低29.3mm,降雨、潜在蒸散量和人类活动对径流减少的贡献率分别为24.9%、14.29%和60.81%。换言之,人类活动对径流减少的影响超过六成,成为1980年后径流变化的主要原因。

表1 不同因素对三川河流域径流变化的敏感系数和贡献率Table 1 Sensitivity coefficient and the contributions of different factors to annual runoff over the study area

3.1.35年滑动窗口期内气候水文特征分析

以5年滑动窗口期,分别求得1980—2020年R、P和E0的每隔五年的滑动平均数,基于Choudhury-Yang经验公式中四个变量的数学关系(公式2),求取不同滑动窗口期下垫面变化对径流变化的经验参数ω(表2)。

表2 五年滑动窗口期下径流变化的影响因子变化Table 2 Change of influencing factors of runoff variation under five-year moving window period

3.2 三川河流域景观格局变化

基于1980、1990、2000、2005、2010、2015、2020年的遥感影像判读得到流域内土地覆被类型,结合GIS和Fragstats对三川河流域1980—2020年的景观格局变化进行分析。

3.2.1土地利用类型变化

三川河流域主要土地利用类型为林地、草地、农田、水域和建设用地,1980年与2020年土地利用变化对比如图4所示。土地利用变化与三川河流域“土石山区-黄土丘陵沟壑区”的自然地形关系密切。建设用地沿河流谷地呈线性延伸,林地主要分布上游山区、农田和草地主要分布在中下游坡地。各类土地类型变化(表3)可知：40年内,建设用地面积将近翻了十倍,水体面积增加近三成,农田面积减少一成,林地和草地的面积变化相对较小。从2020年土地利用数据来看,其中近10%的草地以及近3%的林地是由农田转化而来,是“退耕还林还草”工程取得的部分成果；同时近65.5%的建设用地、近44%的水体是由农田转化而来,而分别有10%和近20%的农田和建设用地来源于对草地的侵占,这体现了城市快速发展等人类活动对土地利用变化的剧烈改变。总体来看,随着城市建设的发展和生态工程的建设,三川河流域各类用地对农田和草地的侵占较为严重。

图4 1980与2020土地利用类型变化对比分析Fig.4 Comparison of land use between 1980 and 2020

表3 1980—2020土地利用类型变化矩阵Table 3 Land use type change matrix 1980—2020

3.2.2流域尺度景观格局变化特征

三川河流域的水土保持与生态建设以及城市扩张带来了剧烈的土地利用类型转化,相应地,从地理空间构成上景观格局也发生显著变化(图5)。

(1)景观水平

在过去40年时间,三川河流域随着最大斑块面积(LPI)变小、总边缘密度(TE)变小、斑块核心面积(TCA、NDCA)与斑块实际面积趋于一致,证明流域整体景观斑块形状(PAFRAC)趋于规整；此外,斑块之间对比度增强(CWED、TECI),进一步反应出整个流域景观分布趋于破碎离散(DIVISION、CONNECT)、景观蔓延度(CONHESION、IJL、CONTAG)增加、多样性(SHDI、SHEI)增加。上述变化在2000年前后表现显著。

(2)类型水平

不同类型用地的景观格局变化呈现出较大差异。首先,林地在1990年之前变化显著,在1990之后变化趋于平稳。林地景观的变化趋势为：斑块边缘趋于不规整,但是斑块面积与核心面积变化相对稳定、林地景观破碎度和蔓延度变化较小。其余四类用地在2000年发生显著变化：其中农田斑块面积减少,剩余三类斑块面积显著增大。在此过程中只有建设用地斑块形状趋于杂乱,剩余类型用地斑块形状趋于规整。建设用地的无序扩张(破碎度降低、连通度增高、蔓延度增强)导致农田和水体的破碎度增高、斑块细分程度降低；草地破碎度增高、蔓延度降低。

3.2.3子流域尺度景观格局变化特征

对三川河流域的49个子流域进行景观水平的景观指数分析(图6)可知,在1980到2020年的40年变化中,景观格局变化最为显著的子流域分别为三川河上游子流域5、18、29、32,以及位于城市建设发展的子流域16、28、47。在这些子流域中,位于河道上游的子流域边缘密度减小、核心面积形状趋于规整、斑块对比度变大、斑块细分程度变大、斑块均匀分布程度降低,证明子流域景观格局趋于破碎、连通度降低、斑块形状趋于规整,体现了人类活动对流域上游景观格局的改造。位于支流交汇口的子流域分别为离石区东城、南城以及北城新区,在这些区域的最大斑块面积呈扩大趋势,斑块连通度变强、分散和细分程度增加、斑块多样性显著增强。这说明城市扩张带来以建设用地为主的主要斑块面积增大,但是出现建设用地被多种用地细分的情况。这反应了城市建设的扩张以及城市内部硬质下垫面的破碎化改变。

图6 1980—2020子流域景观指数变化分析Fig.6 Analysis of landscape index change in subbasin from 1980 to 2020

3.3 三川河流域景观格局对径流变化的影响

3.3.1景观格局变化与径流变化的相关性分析

由于流域径流改变受到下垫面变化的影响,以1980—2015的景观指数序列分别与Budyko方程下的人类活动经验参数ω序列(表2)做相关性分析可知(图7)：ω与流域景观水平上的景观格局变化只与景观分割指数(DIVISION)呈正相关,与景观最大斑块面积(LPI)呈负相关,与其他指数相关性不明显。在流域类型水平上,ω与林地、草地、水体斑块的最大面积、核心面积呈现出一定的负相关性；与林地、草地、农田聚合指数呈现出一定的正相关性。此外,ω与建设用地形成的景观格局没有明显的相关性。

在子流域尺度上,ω明显与子流域32、47、28、29、7、5、22的景观格局变化表现出明显的相关性,同时各子流域的最大斑块面积指数(LPI)、核心斑块面积指数(TCA)、景观聚合指数(COHESION、DIVISION)以及景观多样性(SHDI)指数等类型表现出较多的相关性。

3.3.2景观指数与径流变化的回归模型

基于流域景观-流域斑块类型-子流域景观三个层次的景观指数变量,采用逐步线性回归方法,分别从不同景观尺度下的14、55和686个景观格局指数筛选关键指标,估算人类活动影响系数。结果表明(表4)：流域景观水平上景观分割指数能够从一定程度上表征流域的人类活动影响(R2=0.623,P<0.05)；流域斑块类型水平上,林地的斑块核心面积(TCA)与水体的连通度(CONNECT)可以显著解释流域的人类活动影响(R2=0.883,P<0.005)；子流域景观水平上,子流域28的散布指数(IJI)、子流域5的边缘指数(TE)以及子流域22和32的最大斑块占比(LPI)可以较为准确地解释流域人类活动影响(R2=0.998,P<0.001)。回归中各变量共线性诊断的关键指标VIF值小于10,说明各变量之间几乎不存在共线性问题。

表4 基于景观指数和人类活动对径流影响参数ω的逐步线性回归方程Table 4 Stepwise linear regression equations for landscape index and the parameters of anthropogenic impact

4 讨论

4.1 景观格局变化对径流变化的贡献率分析

三川河流域气候变化(降水、潜在蒸散量)和下垫面变化(参数ω)对径流变化的贡献率分别为39.19%和60.81%。该结果与杨大文等[18]与刘艳丽等[30]对三川河流域径流分析得出的结论一致。贡献率计算数值上的误差与统计数据的时间区间选择有关。三川河流域的下垫面变化参数ω对径流存在负面影响,随着ω的增加,径流则会表现出相应的减少趋势。1980年后至今三川河流域径流量的突变性减少趋势,下垫面变化的贡献超过六成。此外,在黄土丘陵沟壑区(同时也是黄河中游的多沙粗沙区)径流变化归因研究中,流域下垫面对径流的贡献均超过60%以上,径流变化的时间均为20世纪80—90年代之间[6,18,20]。

三川河流域至今没有中型以上水库,缺少大规模农业灌溉,人类直接用水活动有限,属于黄土丘陵沟壑区的典型山区流域。在地形和土壤条件相对稳定的情况下,从景观格局变化的角度,流域淤地坝、梯田以及退耕还林还草工程可以呈现为斑块类型的转换、斑块核心面积、斑块形状以及连通程度的变化。流域下垫面变化基本可以用反映土地利用结构的景观格局变化来表征。对三川河流域1980—2020年40年间,对每间隔5年的LULC数据进行景观格局变化分析可知：流域尺度上,三川河流域景观斑块形状趋于规整、分布趋于破碎、景观蔓延度增加、多样性增加；子流域层面上,流域上游以及涉及河川谷地、大型沟道的子流域成为景观格局变化最强烈的区域。结合该流域以“沟域”为主导的水土保持建设模式[31]以及黄土丘陵沟壑区水土保持工程驱动下的景观格局变化特征[32—33],有理由认为三川河流域的径流减少是大规模水土保持建设引起景观格局变化后的直接效果。

4.2 景观格局变化与径流减少的空间关联

为了进一步揭示景观格局变化与径流减少的地理空间对应关系,本文以ω序列为因变量,以不同观测尺度和不同研究水平的景观指数为自变量,进行person相关性分析和逐步线性回归分析。

流域尺度上,景观分割程度与ω正相关,林地斑块核心面积以及水体斑块的连通性ω负相关。换言之,流域景观分割度提高、林地斑块的核心面积减少、水体斑块连通度降低,导致ω增大,径流减少。其中,景观分割度提高,意味流域中大型斑块面积和形状的割裂,林地斑块与水体斑块的格局变化佐证了这一特征。根据逐步线性回归模型,三川河流域径流减少88.30%可以通过林地斑块核心面积的减少和水体斑块连通度的降低予以解释。流域景观尺度上,林地斑块核心面积减小,会导致斑块边界的气候修正现象,加大林地的蒸散水平,减少径流[34]。此外,相同斑块面积下,林地的核心斑块面积减少,意味着林地斑块带来的径流阻力增加,汇水效率降低,从一定程度上减少了径流量[35]。上述两个观点都从不同侧面解释了林地斑块核心面积的减小,造成径流量降低。另外水体连通性降低,体现了河川断流或蓄水力度的增加,这一过程伴必然伴随着径流减少[36]。上述研究径流对林地与水体景观格局变化的响应特征与黄土丘陵沟壑区其他流域的径流归因结果一致[37—38]。

子流域尺度上的景观格局与径流变化分析能够进一步细化流域景观格局改变的具体空间区位,从而定位影响流域产汇流的主要区域。林地核心面积以及城市建成区斑块的散布程度能够99.80%解释径流量降低的趋势变化。子流域5、32为流域上游的主要林地,子流域22为支流交汇处的退耕还林工程用地,整个流域的径流降低与这些子流域林地核心面积减少具有直接相关性。此外,子流域28为东川河流域的离石区城市建设扩张的主要区域,该区域的吴城水库与东川河淤地坝建设为城市用水以及郊区农田灌溉蓄积水资源,导致整个子流域的斑块分散程度提高,影响了东川河支流向干流的径流贡献。这一结果与Tian等对水体景观格局的研究结论一致[39]。综上,基于逐步线性回归方程的建立,三川河流域的径流减少的原因可以空间定位到以下两部分：第一、主要支流的上游林地及两条支流汇流处的林地核心斑块面积减少；第二、城市建设区域对于水体连通性的破坏。

4.3 水资源管理目标下的景观格局优化建议

流域下垫面条件改变驱动下的景观格局变化对黄土高原地区径流变化具有重要影响[21]。随着国土空间规划的深入,从整体景观格局构建的视角优化用地结构是黄土高原水土保持的方向[40—41]。景观斑块的镶嵌模式与流域降雨-径流-耗散直接相关。水土保持建设过程中对退耕还林用地的划分,不仅保证用地率,同时要着重考量还林、还草用地的形状特征与位置。此外,人类活动对河道径流的拦截和蓄积,提高了当地居民对水资源利用的保障,但是会影响流域自然水循环规律。因此在水资源缺乏的黄土高原地区水利工程的建设和城市用水的管理应该基于更尺度的区域水资源统筹与可持续规划[42]。

景观格局变化是区域规划发展研究的依据,也是未来生态、水文、地理、规划等专业跨学科合作的研究重点。因此,在黄土高原地区土地管理与生态修复过程中,强调土地利用模式对流域水土保护的重要作用,在控制土地规划用地用量的基础上,提出合理的不同用地规模与地理空间关系,优化流域景观格局,稳定流域径流为黄土高原的生态建设与高品质健康发展提供科学依据。

5 结论

本文以晋西三川河流域为研究对象,利用景观格局指数表征流域下垫面变化,结合水文学Budyko水量平衡方程下径流归因分析方法,通过统计学分析和GIS空间分析,探讨黄土高原流域景观格局变化对径流变化的原因与影响。研究表明：1980年至今是三川河流域径流锐减的时期,其中人类活动对径流贡献率为60.81%。通过对这段时期土地利用变化与人类活动对径流变化影响参数的统计学分析可知,造成该流域径流减少的景观格局变化主要由北川河和东川河支流上游以及支流交汇处林地核心面积的减少以及城市建成区内水体连通度降低造成。本研究通过跨学科方法探究流域景观格局与径流变化之间的潜在空间关联,探索学科交叉背景下水土保持建设的生态景观化模式,为黄土高原地区未来流域水资源管理与生态规划提供决策依据。