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。     

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。     

水文干旱指数在汾河上游的适用性分析

为准确评价水文干旱,客观合理地构建干旱指数。以汾河上游的月径流为研究对象,首先从逻辑斯特、正态、对数正态、威布尔分布中选择出最优分布,利用最优分布计算标准径流干旱指数（Standardized Streamflow Drought Index, SSDI）;其次依据标准正态曲线特点对水文干旱事件进行等级划分;最后将标准径流干旱指数与径流Z指数和距平指数进行分析比较,并根据汾河上游实际干旱情况验证标准径流指数的适用性。结果表明:对数正态分布对汾河上游月径流的拟合程度最佳,根据该分布计算得到的指数以及干旱等级与汾河上游历史记载的旱涝情况基本相符;汾河上游不同干旱等级出现频率相对于时间尺度的变化具有稳定性。     

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。     

气候与土地利用变化下黄河源区蓝绿水量的时空响应研究

基于黄河源区1961—2017年逐月气象数据和两期（1980、2015年）土地利用数据集,通过设定多种变化情景,耦合SWAT(soil and water assessment tool)水文模型,探明流域内气候和土地利用变化与蓝绿水的时空响应关系。结果表明：时间上,气候变化情景下,流域内蓝水量减少了16.74 mm/a,绿水量增加了19.52 mm/a;土地利用变化情景下,流域内蓝水量减少了1.9 mm/a,绿水量增加了3.46 mm/a;在气候变化和土地利用变化共同作用下,流域内蓝水量减少了10.09 mm/a,绿水量增加了13.39 mm/a;同时,气候变化对蓝/绿水的贡献率均超过140%,是流域蓝绿水量变化的主导因素;空间上,流域内多种变化情景下,蓝/绿水量在流域内自西北至东南逐渐增加。研究结果将为黄河源区流域水资源调度计划制定提供科学参考。     

洮河流域土地利用／覆被变化的水文过程响应

土地利用/覆被变化是导致流域水资源发生变化的重要原因.以中国西北地区的洮河流域为研究区,构建适宜于洮河流域的分布式水文模型(SWAT),在综合考虑流域1985-2000年间土地利用/覆被变化特征的基础上建立多种土地利用/覆被情景,并对不同情景下的水文过程进行模拟,得到以下结论:(1)经校准后的SWAT模型,其验证期的相关系数R~2、相对误差R_e和效率系数E_(ns)分别为0.83、-8%和0.68,说明SWAT模型在洮河流域径流量模拟中具有较高的适用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用类型.林地的壤中流、土壤湿度和产水量最大,耕地的地表径流和蒸散量最大.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表径流增加了1.72%,地下径流和产水量降低了0.8%和0.4%;耕地扩张和城镇建设用地情景下流域地表径流明显增加,生态恢复情景下流域地表径流和产水量均有所降低.(3)从月径流量来看,林草地可以减小最大与最小流量的变幅,而耕地的作用正好相反.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表径流增加1.67%,地下径流减少0.83%,产水量减少0.36%;非汛期地表径流增加1.86%,地下径流减少0.63%,产水量减少0.46%.说明林草地减少对非汛期的影响更大.     

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。     

土地利用变化对海河流域典型区域的径流影响

为研究海河流域径流对土地利用变化的响应,以阜平流域、匡门口流域和界河铺流域为研究区,利用1970—2011年的水文气象资料,分析了不同土地利用的时空转移特征,然后结合SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,设置4种土地利用情景,评价了土地利用变化对径流的影响。结果表明:模型能够较好地模拟全年及汛期月流量过程;多年径流量呈下降趋势,20世纪80年代到90年代中期呈波动性变化;不同的土地利用类型在时空上的转化呈现可逆性,主要是林地增加,草地减少,耕地略有增加;林地的增加和草地的减少会降低汛期径流量以及最大月径流量;汛期径流系数随着林地面积的增加而减小。合理地规划土地利用格局,对控制流域水文事件具有重要意义。     

土地利用变化对水文系统的影响研究

以秦淮河流域为研究区域，利用现代遥感、地理信息系统等多种数字技术，获取流域空间分布的下垫面信息和中间状态信息，细致地刻画了流域内的水文过程，建立了研究区域数字水文模型。利用所建立的数字水文模型，对定义的土地利用变化情景进行了模拟。模拟结果表明，模型可以定性和定量地反映各种土地利用变化对水资源系统尤其是对水量平衡和防洪情势的影响程度。     

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.     

1975-2011年渭河上游径流演变规律及对气候驱动因子的响应

为探讨渭河上游径流的变化特征及其对气候变化的响应,选取1975-2011年河流实测径流量进行计算和分析. 结果表明：近40 a来,渭河上游径流总体呈明显下降趋势,其中,20世纪90年代前处于丰水期,90年代后进入枯水期,进入21世纪有明显增多趋势. 径流年际丰枯变化激烈,枯水年的发生概率高、持续性强,最长的连枯年份达8 a. 径流量集中在汛期,各年代的分配峰型有所不同,在70、80年代为7、9月双峰,之后变为单峰型分布. 流域内气候增暖明显,降水减少,蒸发加剧;90年代为明显的暖干型气候,21世纪初期气候向暖湿型转变的过程对径流的增加十分有利. 径流对气候变化有较强响应,但响应程度随时间变化而变化. 通过定量分析气候因子对径流变化的贡献值,发现由于气候增暖导致潜在蒸散量的加剧对径流变化的负贡献达60%以上,绝对值高于降水量的正贡献.     

A multi-scale study on land use and land cover quality change: The case of the Yellow River Delta in China

This paper presents a case study of the Yellow River Delta in China, to trace land use and land cover changes during the past 20 years, with an emphasis on land quality changes. Three sets of data are used in this case study: remote sensing data derived from satellite images; crop yield data from statistics; and soil data collected by the researchers in the field. Our study reveals that at the regional scale, LUCC has taken place in a positive direction: vegetation cover has been expanding and crop yields per hectare have been on rise. However, while the overall eco-environment has improved, the improvement is uneven across the Delta region. At local levels, some areas show signs of increased salinization and declining organic content. Both natural forces and human activities are responsible for the LUCC, but human activities play a more important role. While some impacts of human activities are positive, the damages are often long-lasting and irreversible. We also conclude that it is necessary to use both macro data (such as remote sensing data) and micro data (data collected in the field) to study land quality change. The former are efficient in examining land quality changes at the regional scale, the latter can serve to verify ground patterns revealed from macro data and help to identify local variations, so as to get a comprehensive understanding of LUCC and promote sustainable land use and land management. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式

长江流域涪江上游以高山峡谷地貌为主,人地矛盾突出,水热条件较好的泥石流灾损土地是山区居民主要的生产生活场所,高效利用灾损土地是山区发展的重要途径。通过野外调查,初步查明目前涪江上游42处泥石流灾损土地利用类型主要为耕地、林地和建筑用地,分别占调查总数的41.5%、32.8%和12.1%。这42处泥石流灾损土地总面积为2.47 km²,可利用面积为2.12 km²(含已利用建筑用地等),占调查总面积的86%,潜在可利用面积较高。选取土壤肥力、水土保持特性及工程地质特性3个因子进行泥石流灾损土地资源化利用评价,得出涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式。评价结果表明,涪江上游泥石流灾损土地可利用潜力主要以中等和较低程度为主,占调查总数的88.09%,因此,涪江上游泥石流灾损土地资源具有较大的开发潜力。另外,本文以涪江上游黄家坝为例,得出4种灾损土地利用模式,即村落聚集优化区模式、现代农业耕作区模式、水土保持缓冲区模式及工民建设潜力区模式,并在此基础上提出相应的灾损土地利用建议,为山区土地资源化开发利用提供指导。     

涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式

长江流域涪江上游以高山峡谷地貌为主,人地矛盾突出,水热条件较好的泥石流灾损土地是山区居民主要的生产生活场所,高效利用灾损土地是山区发展的重要途径。通过野外调查,初步查明目前涪江上游42处泥石流灾损土地利用类型主要为耕地、林地和建筑用地,分别占调查总数的41.5%、32.8%和12.1%。这42处泥石流灾损土地总面积为2.47 km²,可利用面积为2.12 km²(含已利用建筑用地等),占调查总面积的86%,潜在可利用面积较高。选取土壤肥力、水土保持特性及工程地质特性3个因子进行泥石流灾损土地资源化利用评价,得出涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式。评价结果表明,涪江上游泥石流灾损土地可利用潜力主要以中等和较低程度为主,占调查总数的88.09%,因此,涪江上游泥石流灾损土地资源具有较大的开发潜力。另外,本文以涪江上游黄家坝为例,得出4种灾损土地利用模式,即村落聚集优化区模式、现代农业耕作区模式、水土保持缓冲区模式及工民建设潜力区模式,并在此基础上提出相应的灾损土地利用建议,为山区土地资源化开发利用提供指导。     

祁连山疏勒河上游基流变化及其影响因素分析

基流是河川径流的重要组成部分,也是干旱半干旱地区最重要的枯季水文特征之一. 基流在维持河川径流和维护河流湖泊生态等方面具有重要意义. 基于祁连山疏勒河上游出山口控制水文站昌马堡站1954-2009年的日径流资料,采用递归数字滤波法和平滑最小值法对日径流进行基流分割,对比分析基流和基流指数BFI的变化特征,并从气温和降水两方面探讨基流变化的主要影响因素. 结果表明：两种方法的计算结果有差异,但平滑最小值法更适用于研究区. 疏勒河上游多年平均基流量为6.07×10⁸m³,基流变化总体上呈上升趋势,进入21世纪以后基流量增加最为显著. 研究区多年平均基流指数为0.66,基流指数的年际变化相对比较稳定,但年内波动幅度较大. 在长时间尺度上,降水是基流变化的主要影响因素,降水量的增加在一定程度上影响了基流和基流指数的变化. 在全球变暖的背景下,气温升高导致冰雪融水的增加和冻土的退化,间接的影响了基流的变化.     

基于SDSM的珠江中上游气候模拟及未来情景预估

预估喀斯特生态脆弱区的未来气候变化对于区域资源的合理开发利用及生态环境保护具有重要参考价值,而目前应用降尺度方法模拟喀斯特地区的未来气候情景仍存在较大的探讨空间。本文依据珠江流域红柳江区13个气象站1961-2001年的实测日气温、日降水量资料和全球大气NCEP再分析资料,采用SDSM模型预测流域在HadCM3模式SRES A2和B2两种排放情景下未来年份气温和降水的变化趋势。结果表明:（1）SDSM模型可以较为准确地模拟研究区的气温和降水变化,确定性系数分别可达99%和65%左右;（2）A2、B2两种情景下,21世纪气温和降水均表现出明显的上升趋势,且随时间推移增幅逐渐增大。截至21世纪末,A2、B2两种情景下的年平均气温变化分别为+3.39 ℃和+2.49 ℃,日均降水将分别增加117.30 %和80.90 %;（3）未来的气温上升以秋季和春季变化最为明显,降水则表现为夏季降水增幅最大。分析成果可为喀斯特区的气候变化影响评价与应对决策提供数据基础和理论依据。      

黑河上游青海云杉森林生态系统蒸散发分割

通过对黑河上游排露沟流域海拔2 700 m和2 900 m处青海云杉森林生态系统不同季节的土壤水、 植物水和大气水汽等不同水体稳定氧同位素组成（δ¹⁸O）的测定, 运用Craig-Gordon模型、 同位素稳态假设和Keeling Plot模型分别得出土壤蒸发、 植物蒸腾和蒸散发的δ¹⁸O, 结合多元线性混合模型将生态系统蒸散发分割为土壤蒸发和植物蒸腾。结果表明： 土壤蒸发水汽的δ¹⁸O_E、 植物蒸腾水汽的δ¹⁸O_T及蒸散发水汽的δ¹⁸O_ET分别介于-35.9‰ ~ -25.2‰、 -9.0‰ ~ -4.2‰和-18.5‰ ~ -10.2‰之间, 三者顺序为δ¹⁸O_T > δ¹⁸O_ET > δ¹⁸O_E, 满足同位素稳态假设。植物蒸腾对蒸散发的贡献率（f_T）在52.2% ~ 88.4%之间变化, 土壤蒸发对蒸散发的贡献率（f_E）在11.6% ~ 47.8%之间变化, f_T远大于f_E, 说明生态系统蒸散发大部分来自于植物蒸腾, 即植物蒸腾是青海云杉森林生态系统蒸散发的重要组成部分。f_T与气温呈负相关, 而与相对湿度呈正相关, 说明气温对f_T起抑制作用, 相对湿度对f_T起促进作用, 但是相关系数不高, 说明f_T在自然环境下还可能受除气温和相对湿度外的多种环境因素和生物因素综合影响, 具体影响机理有待进一步探究。本研究结果可为进一步研究黑河流域区域内循环和流域尺度水循环研究提供理论依据。     

黑河上游土地利用动态变化及影响因素的定量分析

由于特殊的自然地理属性和人类活动方式, 西北干旱区黑河上游的土地利用方式有别于中下游地区, 土地利用格局演变过程对全流域水资源和生态环境的影响巨大.以黑河上游为研究对象, 以1987年, 1999年和2010年的遥感影像为基础数据, 运用转移矩阵法和主成分分析等方法定量分析了林地、 草地、 耕地3种主要土地利用类型的动态变化过程, 揭示了其变化的动力机制.结果表明: 1)黑河上游土地利用变化阶段明显, 林地、 草地和耕地3种土地利用类型在1987-1999年和1999-2010年两个阶段转化显著, 林地持续减少, 草地先减少后增加, 耕地持续增加; 2)单一土地类型分布格局差异大, 林地呈东多西少, 北多南少的分布格局; 草地呈东多西少, 南多北少格局; 耕地集中分布于河谷和城镇居民点周围及山前地带; 3)人为因素是影响黑河上游土地利用动态变化的关键因素.     

黑河上游降水同位素特征及其水汽来源分析

为了加深对黑河上游水循环过程的理解, 以研究区5个站点2015年8月至2016年8月的降水同位素实测数据和气象数据为基础, 除对降水同位素特征进行分析外, 主要利用TrajStat软件中的后向轨迹计算模块与潜在源贡献因子分析（PSCF）方法, 对研究区降水的水汽来源进行了分析, 并结合水汽通量等方法进行了补充分析。结果表明： 降水同位素呈夏高冬低趋势, 大气水线斜率（8.02）和截距（11.02）均高于全球大气水线的斜率（8.00）和截距（10.00）, 存在温度效应（δ¹⁸O=0.43x-10.82, r=0.54, P<0.0001）, 不存在降水量效应（δ¹⁸O=-0.05x-7.81, r=0.03, P<0.0001）; 研究区降水受多种水汽影响, 西风水汽影响最大。夏季除受西风水汽影响外, 还受东南季风水汽影响显著且水汽来源复杂; 研究区夏季的潜在蒸发源地集中在一些相对湿度和蒸发量较大的地区, 如祁连山区、 河西地区、 柴达木盆地北部、 青藏高原东南部及酒泉地区西南部等; 当降水量小、 温度高时, 持续性降水的大气水线方程的斜率和截距较小, 暴雨稳定同位素值较贫化, 受东南季风水汽影响最大, 其次是北方和西风水汽, 多种水汽辐合是暴雨事件发生的必要条件。