引言
径流系数定义为地表径流与降水之比，在全球各流域表现出显著的空间异质性。作为流域水文响应的综合指标，它在洪水风险评估、水资源管理和土壤侵蚀预测中发挥着关键作用 (Hao et al., 2025, Maina and Kumar, 2025)。径流系数受气候因子 (如降雨强度和持续时间) (Zheng et al., 2023)、地貌特征 (如坡度、土壤质地和入渗能力) (Cui and Tian, 2026) 以及人为影响 (如土地利用和植被覆盖) (Yu et al., 2022) 的共同控制。
许多研究报告指出，径流系数在不同地区存在显著的空间变化，包括中国 (Wu et al., 2025)、越南 (Hiep et al., 2023)、英国 (Zheng et al., 2023) 和澳大利亚 (Ho et al., 2022)。然而，目前的研究主要基于地理上孤立且特定背景的研究，限制了对径流控制因素的普遍理解。这些控制因素往往以非线性、尺度依赖和区域变化的方式相互作用，导致不同研究结果不一致 (Alivio et al., 2024, Cui and Tian, 2026)。这突显了在广泛的环境梯度上进行系统跨区域分析的必要性，以识别产流的主导控制因素并减少预测的不确定性。
中国黄土高原为解构产流控制因素提供了一个理想的天然实验室，因为它跨越了从半湿润到干旱气候的强烈过渡带，降雨量从东南向西北显著减少 (Dai et al., 2023)，伴随着土壤类型从典型和富含黏土的黄土向砂质黄土和风沙土的转变 (Sun et al., 2014)，以及地形从深切丘陵沟壑地貌到内蒙古西部、山中西部和陕南部分地区相对平坦景观的显著变化 (Sun et al., 2014)。此外，大规模生态恢复，特别是退耕还林工程，已显著增加了榆林和延安等中部地区的植被覆盖度 (Tian et al., 2023, Song et al., 2024)。在该区域内，径流系数表现出强烈的时空变异性，子流域平均值为 0.028 ± 0.035，中部高原值较低，向北和向南边缘值较高 (Yan et al., 2024)，而降雨 - 径流关系在过去几十年中也发生了演变 (Miao et al., 2020, Wu et al., 2025)。然而，大多数研究依赖于流域尺度的水文站数据或遥感产品，限制了对坡面尺度基于事件的径流系数的见解，而坡面是产流的基本单元。
在坡面尺度上，基于事件的径流系数对气候、植被、土壤和地形因子高度敏感。土地利用类型产生强烈影响，裸地和耕地通常产生的径流系数高于森林和草地 (Yu et al., 2022, Zhang and Zhang, 2025)，而仅植被覆盖度就能解释高达 80% 的变异性，通常遵循指数衰减关系 (Descheemaeker et al., 2006)。降雨特征也起着决定性作用。根据峰值降雨的时间，侵蚀性暴雨可分为早峰型、中锋型和晚峰型，早峰型事件产生的径流系数显著高于其他两种类型 (Liang et al., 2023)。同样，短历时、高强度的暴雨可以引发径流系数的急剧增加 (Chen et al., 2018)，在极端条件下偶尔可达 0.75 (Algeet-Abarquero et al., 2015)。前期土壤水分和坡度进一步调节这些响应；在黄土丘陵地区，径流系数与土壤含水量呈正相关，并随坡度呈幂律方式增加 (Zhao et al., 2014, Fang et al., 2017, Komatsu et al., 2018, Xu et al., 2024)。这些复杂、相互作用的控制因素突显了在多样化环境设置中进行系统观测的必要性，以更好地量化径流响应。
因此，本研究利用分布在黄土高原不同地貌环境下的水土保持监测站数据。这些站点提供了自然降雨条件下径流小区基于事件的径流系数 7 年观测数据。基于这些数据集，本研究旨在：(1) 表征黄土高原在不同降雨类型、土地利用类型和地形条件下径流系数的区域差异；(2) 量化这些因素对径流系数的影响；(3) 识别驱动径流系数区域差异的主要因素。通过系统整合多站点观测并进行跨区域对比分析，本研究为不同环境设置下径流系数的环境控制因素提供了新见解，对水土保持和流域管理具有启示意义。
