一种可用于表征土地利用变化水文效应的水文模型探讨--SWAT模型在云州水库流域的应用研究

基于对SWAT模型的发展和运行流程的概述，以云州水库流域为例，模拟了20世纪80年代土地覆被状况下的1985年的流量过程。从结果来看，云州水库流域日径流模拟值与实测值曲线拟合度较好，其模拟结果的确定性系数为0．79，达到了乙等方案的要求，取得了较好的模拟效果。由此可以看出，SWAT模型在云州水库流域的应用是比较成功的，从而为该流域不同土地利用变化和土地覆被变化(LUCC)下的水文效应研究奠定了较好的基础。     

近50a阿克苏河流域土地利用/覆被变化过程

针对干旱区跨境河流域土地利用/覆被变化(LUCC)研究薄弱、无法满足环境变化评价的问题,选择西天山跨越吉尔吉斯斯坦国和中国的阿克苏河流域为研究区,在遥感和GIS的支持下,获取了近50a阿克苏河流域土地利用/覆被数据,并利用数理统计模型,对该流域LUCC的过程、趋势及土地利用程度变化进行系统分析.结果表明:阿克苏河流域土地变化从前期(1960-1990年)的准平衡状态转变为后期(1990-2008年)的不平衡状态,土地类型也呈现出从双向转换向单向转换过渡,且不同类型差异较大;流域后期LUCC的速度是前期的2.1倍,其中耕地和建设用地增加最快而沼泽地和盐碱地减少最快,草地变化速度最小.流域土地利用处于发展时期,且流域下游绿洲区域土地利用程度综合指数及其变化较大.政策调整、人类活动增强、气候变化以及径流变化是LUCC的主要驱动因子.     

土地利用/覆被变化对典型流域径流的影响研究

土地利用/覆被变化是地球环境变化的重要组成部分,环境变化会引起水文循环过程的改变。以王快水库以上流域为典型流域,利用SWAT模型模拟不同土地利用/覆被变化对流域径流的影响。结果显示:随着流域土地覆被的增加,年径流量减小,和大规模水利建设和水土保持对汛期径流影响更大。模拟径流量由大到小依次为裸岩覆盖、现状植被、森林覆盖、未来最佳植被。     

近30年巢湖流域土地利用变化及其驱动力研究

土地利用与覆被变化（LUCC）是全球变化的重要内容和主要表现之一,LUCC研究已成为全球变化研究的前沿和热点问题。基于多时相的TM影像数据,从流域尺度研究了巢湖流域的土地利用变化,分析探讨了土地利用变化的社会经济驱动力。研究结果表明,1979～2008年间巢湖流域的土地利用发生了比较明显的变化,主要表现在耕地锐减和建设用地激增;经济发展、城镇化、工业化、人口增加是造成巢湖流域土地利用变化的主要驱动力。     

国内外城市化水文效应研究综述

城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一,而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。本文通过介绍城市化的内涵以及城市化水文效应国内外的最新研究进展,归纳了城市化导致的城市水文效应的主要研究方向和内容,具体包括城市化对径流、蒸散发等各种水文要素及其水质的影响,并针对目前城市化水文效应的研究方法—流域对比实验法、水文特征参数法和流域水文模型法进行了总结,最后指出了当前城市化水文效应研究中存在的问题和不足,对未来的研究趋势进行了展望。     

滦河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以滦河流域为研究区,利用1985和2000年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域地表径流变化与主要景观类型的响应关系。结果表明:SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;1985—2000年流域林地向草地和耕地的转变导致流域年均地表径流和总径流量分别增加了12.6%和5.1%;并使得流域年均地表径流变化空间差异显著,整体呈增加趋势,且主要受到林地变化的影响,而在三道河子以上集水区地表径流的变化则主要受到耕地景观的影响。合理规划土地利用格局,对于流域水资源可持续利用具有重要意义。     

苏子河流域土地利用变化对大伙房水库水量的影响

土地利用变化影响着地表径流,分析其变化规律与驱动力有利于实现土地资源与水资源的合理利用。本研究以大伙房水库上游苏子河流域为研究对象,运用转移矩阵分析法、相关分析法等分析方法,评估了气候因素、人为因素及土地利用变化对大伙房水库水量的影响,并主要从土地利用角度进行了分析,探讨水库水域面积增加的原因。结果表明：2000—2020年,水库水域面积呈逐年增加趋势,流域内最主要的两种土地利用变化为林地面积增加、农田面积减少,且两者均对流域产水量起到正效应;同时,气候因素的变化也对水库水量的增加起到正效应。     

滦河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以滦河流域为研究区,利用1985和2000年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域地表径流变化与主要景观类型的响应关系。结果表明:SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;1985—2000年流域林地向草地和耕地的转变导致流域年均地表径流和总径流量分别增加了12.6%和5.1%;并使得流域年均地表径流变化空间差异显著,整体呈增加趋势,且主要受到林地变化的影响,而在三道河子以上集水区地表径流的变化则主要受到耕地景观的影响。合理规划土地利用格局,对于流域水资源可持续利用具有重要意义。     

黑河流域土地利用与覆被变化特征

在土地类型划分的基础上, 利用黑河流域1987年和2000年两期TM遥感数据, 从土地利用与覆被变化幅度、变化速率及动态度等角度, 定量分析了流域上、中、下游及全流域总体土地利用与覆被变化的特征并进行了对比.结果表明: 在变化幅度上, 全流域各类土地利用与覆被变化均十分强烈, 中游地区最为显著, 综合土地利用与覆被变化指数达到7.6%, 耕地、城镇建设用地、水域和草地等是全流域变化最为剧烈的利用类型; 在变化速度方面, 流域上游地区的耕地、城镇居民用地和沙漠化土地年平均递增速度最高, 中游地区明显小于上游和下游地区, 但沙漠化除外, 为全流域水平的4.7倍, 下游耕地、城镇用地、水域面积和其它难利用土地变化较快, 说明上、下游生态系统极不稳定, 变化剧烈. 对中游动态度的分析表明, 耕地、城镇居民用地和较难利用土地较稳定, 其它土地类型的利用与覆被动态变化都很活跃, 说明中游地区土地利用与覆被变化复杂而强烈, 具有变化的多向性和互动性, 从而为流域合理调整土地利用方式和环境改善提供了一定的科学依据.     

西庄流域土地覆被变化及其水文响应模拟研究

自20世纪80年代以来,随着滇西南农业综合开发造林项目建设、退耕还林、天保林工程的建设．滇西南的土地利用格局发生明显改变,尤其是山区流域林地覆被明显增加,耕地减少,分析这种变化趋势对水文水资源的影响很有必要。本文选取怒江水系中山小流域西庄流域为例,以遥感影像为主要信息源,利用GIS分析了1982、1991、1999和2004年的土地覆被变化,然后以分布式水文模型SWAT为研究工具,用1998-2002年流域实测降雨及径流资料对模型进行率定．然后固定气候因子（1998-2002年实测气候资料）,模拟分析了不同土地覆被情况下的水文响应。研究结果表明,自1982年至2004年,森林覆被面积增加44％,草地面积减少28,6％,耕地面积减少16．1％;相应的流域地表径流减少21．3％,年径流减少2．0％,雨季径流量减少2．7％,枯季径流量减少0,2％,年蒸发增加4．8％,雨季蒸发量增加5,0％,枯季蒸发量增加3．9％。合理规划流域土地利用格局对于流域综合水资源管理具有重要意义。     

内陆河流域山区水文与生态研究

以河西走廊黑河干流山区流域为例,从山区水文循环、水文与生态系统以及径流形成和预测等方面讨论山区流域水文和生态相互作用研究的有关问题。山区降水的空间和时间分布规律和固态、液态降水组成变化主要受制于海拔和地形的影响,而不同海拔和地形条件下的下垫面不同土地覆被和复杂的空间异质性则主要影响蒸散发量。对内陆河山区流域的水文小循环的研究,有助于进一步研究和认识内陆河流域上、中、下游水文和生态系统的相互联系问题。至今,对山区水文过程与生态系统的相互作用问题的研究还非常薄弱,需要研究山区森林草地生态系统在山区水文循环中的作用以及在维持和保护山区生态和环境中的作用和意义。内陆河流域山区水文过程复杂而综合性强,须加强对山区径流形成机理的多学科交叉研究,不断改善出山径流对气候变化和人类活动响应过程的模拟和预测水平。     

气候变化、土地利用/覆被变化及CO_2浓度升高对滦河流域径流的影响

在构建分布式水文模型与生物地球化学模型的耦合模型(DTVGM-CASACNP)及应用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型基础上,以滦河流域为例分析气候变化、土地利用/覆被变化(LUCC)及CO2浓度升高对径流的影响。研究结果表明:DTVGM-CASACNP耦合模型以及CA-Markov模型在滦河流域均具有较好的适用性;气候变化与土地利用/植被覆盖变化对滦河流域径流的影响较CO2浓度升高的影响程度大;未来不同情景下滦河流域2020—2049年径流呈减小趋势,大部分情景下年径流较基准年减少,与非汛期相比,滦河流域未来汛期径流对不同情景更敏感,总体上在汛期径流相对基准年减少,而在非汛期径流相对基准年增加。     

气候变化、土地利用/覆被变化及CO2浓度升高对滦河流域径流的影响

在构建分布式水文模型与生物地球化学模型的耦合模型（DTVGM-CASACNP）及应用元胞自动机-马尔科夫（CA-Markov）土地利用预测模型基础上,以滦河流域为例分析气候变化、土地利用/覆被变化（LUCC）及CO₂浓度升高对径流的影响。研究结果表明: DTVGM-CASACNP耦合模型以及CA-Markov模型在滦河流域均具有较好的适用性;气候变化与土地利用/植被覆盖变化对滦河流域径流的影响较CO₂浓度升高的影响程度大;未来不同情景下滦河流域2020—2049年径流呈减小趋势,大部分情景下年径流较基准年减少,与非汛期相比,滦河流域未来汛期径流对不同情景更敏感,总体上在汛期径流相对基准年减少,而在非汛期径流相对基准年增加。     

月潭水库洪水预报模型研究及水库建设对黄山市中心城区的水文效应分析

洪水预报是水库科学调度的关键依据,本文利用流域水文模拟方法,分别建立月潭水库洪水预报模型、建库后水库～屯溪区问流域水文模型及水库～屯溪之间河道演算模型,并基于成果,选择历史典型洪水,分析月潭水库建设对黄山市屯溪中心城区的防洪效应.     

关于水文学中非线性效应的探讨

自然流域属于典型的复杂开放系统,水文非线性效应与时空尺度息息相关。在总结国内外研究的基础上,认为引发水文特性的非线性效应原因:①流域组织形态的影响;②流域系统内部水文过程的相互作用;③流域与外界环境的相互作用;④不同时间和空间尺度上主要控制因素的变化。未来水文特性的研究需更加重视流域系统的相互作用、反馈和功能关系。水文模型的发展需要进一步认识非线性效应和尺度问题,这是目前水文领域面临的极大挑战。     

从水文学产汇流角度分析碱坪沟“8·13”泥石流特征

本研究以四川省都江堰市龙池镇碱坪沟泥石流流域对象,基于HEC-HMS流域分布式水文模型,利用RS和GIS技术提取流域产汇流参数,模拟分析碱坪沟8·13泥石流的暴雨汇流过程,结合流域内土地利用类型分布,模拟降雨-径流关系,并综合考虑泥石流的相关特征参数,利用情景分析法探讨泥石流流域内的土地利用类型变化对泥石流汇流过程的影响关系。     

大通河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以大通河流域为研究区域,利用1985年和2005年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评估了流域土地利用/覆被变化的水文效应。结果表明：1985-2005年大通河流域的土地利用变化主要表现为草地向耕地、居工地转变,草地所占比例由46.7%骤降至20.9%,而耕地面积由1985年的1065.8km²增加到2005年的3243km²;相较于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模拟的多年平均径流增加了1.92×10⁸m³,由于上中下游主要的土地利用/覆被变化不同,导致流域径流变化增加程度由西北至东南逐渐增大;大通河流域年径流的增加主要表现为汛期径流增加,讯期月平均径流增幅达到了0.40×10⁸m³·mon^-1;非汛期径流则呈不明显减小趋势,平均降幅为0.024×10⁸m³·mon^-1。合理规划大通河流域土地利用方式,提高水源区涵养能力,对流域水资源可持续发展具有重要意义。     

水文要素变异的人类活动影响研究进展

重点针对人类活动导致的水文要素变异问题从以下3个方面分析了研究进展:①综述了人类活动水文效应研究的定性和定量2类成果,分析了作为揭示人类活动的水文效应机理的综合驱动因子的研究现状,剖析了人类活动水文效应定量化研究的方法模式;②综述了水文要素时间序列变异特征及变异点位置的识别研究成果,分析了现有的统计识别方法和差异信息熵等新技术、新理论在变异点识别中的应用,简析了目前研究尚不多的水文要素空间变异性研究方法;③描述了分离气候变化和人类活动对流域水文要素影响的2类主要方法:分项调查法和水文模型法,分析了土地利用/覆被变化对水文系统作用的驱动机理模型,综述了农区下垫面变化对水文要素变异的贡献分解方法.通过综述,指出了现有人类活动水文效应、水文要素变异性识别、下垫面变化对水文要素变异的驱动机理等方面的研究不足和问题.提出了未来需要重点加强气候变化与人类活动对水文要素变异驱动机理及贡献分解研究,加强水文要素时空变异特性的诊断,重构水文要素变异环境下洪涝极值等特征量及其重现期的新概念和新定量等.     

岩溶地区土地利用变化的水文响应研究——以贵州后寨河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为研究区,在分析流域生态环境特征以及岩溶水形成机制的基础上,通过野外调查、资料收集并结合现代空间技术、地理信息系统和遥感技术,研制开发了适合我国后寨河流域的基于落水洞的岩溶半分布式水文模型,分析了土地利用/覆被变化对流域径流的影响以及流域产汇流参数对比关系.结果表明:生态建设后除最大土壤蓄水量增大外,其它产流参数变化不大;汇流参数基本小于生态建设前,但相差不大;在降雨条件不变的情况下,生态建设后的产流量小于生态建设前的产流量,生态建设前土地覆被下的流量在低水位时比生态建设后的流量稍高,而在高水位时生态建设前流量比生态建设后的流量稍低.     

新疆车尔臣河流域水域的宏观变化及其影响和驱动因素

利用植被指数和水体指数作为判断参数决策树,在FAO/UNEP土地覆被分类系统(LCCS)的三级分类基础上建立了以固态/液态水域为主的土地分类系统,从1990年、2000年和2010年的Landsat影像中提取整个车尔臣河流域土地覆被信息并分析了土地覆被变化.结果表明:车尔臣河流域水域在2000-2010年变化速度高于1990-2000年,其中,湖泊面积及数量增加较为突出.各种水域中,冰川及多年积雪面积迅速减少,2010年海拔5 000 m以下冰川积雪在流域内所有冰川积雪中所占比例由1990年的38.8%减少到5.4%;有水河道面积及数量在缓慢减少;湖泊面积和数量大幅增加,2010年湖泊面积比1990年多5倍,而且新增的湖泊均在平原区.在气候以及水域变化的影响下,流域内自然植被覆盖地在山区和平原区都在持续增加,而荒漠在减少,山地自然植被覆盖地增加速度高于平原区.在流域尺度上,人文因素对土地覆被变化的影响低于自然因素.