近2000年来黄河中游黄土高原社会-水文耦合系统演变规律研究

Changing trend of runoff and sediment is related to the Yellow River management strategies. The research results in the past reveal the basic mechanism and influence factors of water and sediment of the Yellow River, However, the influence of human activities on the change of water and sediment is considered as an external factor in the previous studies. Human activities have a profound impact on the water cycle process, has become an inherent part of the water cycle process. The social hydrology is a new subject focusing on the evolution law of social-water coupling system, and it Can reveal the law of human water co evolution. In this study, the Loess Plateau in the middle reaches of the Yellow River is taken as the research object, based on the social connotation of hydrology, on the basis of previous studies, through the review and interpretation of historical documents, analysis the water and sediment process in Loess Plateau and its relationship with the economic and social during the past 2000 years, and development establish the Loess Plateau - water system coupling model, and describe the feedback relationship between social and hydrological system, and studies the development and evolution of the social hydrological system in the Loess Plateau, and reveal the dynamic mechanism of bidirectional mutual feed and its co evolution. This research is expected innovations in social hydrological coupling conceptual model of the Loess Plateau, multi factor interaction method and quantitative description of co-evolution law between human and water, and providing a new perspective for the study on water and sediment changes in the Yellow River.

黄河水沙变化关系到黄河治理方略，黄河水沙变化已有的研究成果基本揭示了黄河水沙变化规律及水沙变化的主要驱动力。经济社会发展深刻影响了水循环过程，已成为水循环过程的内在部分，但在以往的研究中仅作为外部因子来考虑，难以揭示经济社会与水沙变化协同演进关系。本研究基于社会水文学内涵，以黄河中游黄土高土高原为研究对象，在以往研究的基础上，通过查阅和解读历史文献，分析近2000年来黄土高原入黄水沙变化过程及其与经济社会发展相互影响关系，在此基础上，建立黄土高原人-水系统耦合模型，描述社会-水文系统中人水之间影响和反馈关系，揭示其双向互馈方式及其协同进化的动态机理。本研究期望在黄土高原社会-水文耦合系统概念性模型构建、多因子互馈定量描述方法及人-水协同演进规律研究等方面有所创新，为黄河水沙变化提供新的研究视角。

黄河水沙变化关系到黄河治理方略，黄河水沙变化已有的研究成果基本揭示了水沙变化规律及水沙变化的主要驱动力。经济社会发展深刻影响了水循环过程，以往的研究中仅作为外部因子来考虑，难以揭示经济社会与水沙变化协同演进关系。本研究基于社会水文学原理，从近2000年长时间尺度，研究自然和社会要素与输沙变化的协同演进关系。主要研究内容及成果有:（1）整理和重建了近两千年来黄土高原的气候、社会经济数据和植被覆盖率数据，整理了黄河过去2000年输沙量过程，构建了黄土高原社会-生态系统耦合模型。研究发现，在过去两千年中，黄土高原社会生态系统经历了三个演化阶段，在公元0-580年，社会生态系统处于自然平衡阶段，黄河年输沙在1-2亿吨，隋唐以来，黄土高原经历了加速侵蚀阶段，至明清以后，黄河多年输沙量达到15亿吨以上；1980年以后，黄河输沙量急剧减少，至2000年以后，年均输沙量在2.5亿吨。公元581-1979年的大部分时间里，社会生态系统的正反馈回路过程加剧了土壤侵蚀，而自1980年代以来，负反馈回路有效地抑制了土壤侵蚀，从而减少了输沙量。政策主导着黄土高原社会生态系统中正反馈和负反馈回路演变。研究表明，黄河的低泥沙流量在未来几十年内是可持续的，生态恢复政策是低泥沙流量可持续的关键。（2）重建了河龙区间近100年植被覆盖度，整理了气象水文和经济社会数据，分析了河龙区间气候变化、人类活动与水沙协调演进规律。揭示了近100年河龙区间水沙变化归因。1919-1979年，自然因素和社会因素对输沙变化的相对贡献率分别为56.2%和43.8%。（3）基于窟野河流域水文资料，以及经济社会、人口等资料， 应用系统动力学（SD）方法，构建了窟野河流域的社会水文耦合模型。使用模型的动态系统分析，定性与定量相结合分析经济社会因素对窟野河水沙变化的影响。项目整理和重建了黄土高原近2000年经济社会、植被等关键科学数据，揭示黄河长时间尺度输沙变化驱动机制及影响因素，创新了黄河水沙变化研究的新途径。