常德津市毛里湖周家港溪小流域植被生态恢复的水文效应模拟研究

发布时间：2020-07-24 04:10

【摘要】：生态恢复是积极响应我国生态文明建设的工程之一,近年来,毛里湖受到自然因素和许多不合理的人为因素破坏的影响,改变了流域下垫面特性,进而使得土地退化、植被破坏、水土流失加剧、水资源状况的日渐恶劣对区域生态环境造成了巨大破坏,生态恢复迫在眉睫。在生态文明建设和开展植被恢复工程的背景下,探索其覆被变化对流域生态水文效应的影响具有重要的理论意义和现实意义。本研究以湖南津市毛里湖周家港溪小流域为研究对象,在流域现状植被基础上规划建立不同的小流域植被恢复情景;选取SWAT生态水文模型作为研究工具,在ArcGIS软件平台的支持下构建周家港溪小流域的模型数据库;基于1980～2010年流域日均气象数据,运用SWAT模型模拟周家港小流域现状植被格局及不同植被恢复情景下一年的生态水文过程;通过定量计算并分析各个植被情景方案下的水文要素效应情况,从生态水文学与植被恢复学的角度阐析土地利用及植被格局变化对流域生态水文过程的影响与调控机制;并对各植被恢复情景的生态水文效应进行显著性检验,旨在为毛里湖周家港溪植被生态恢复选择生态水文效应较优的方案。本文的主要研究结论如下:从不同情景方案对流域生态水文过程的结果显示,年蒸散发增加量、地表径流量、产沙量的消减作用均以情景5最为显著,其次为情景2,第三为情景3,最后为情景4。情景2年蒸散发增加7.62mm,年地表径流减少了 8.33mm,年产沙量减少了0.63 hm2;情景3的年蒸散发增加了 8.53mm,年地表径流减少了8.18mm,年产沙量减少了0 62t/hm2;情景4的年蒸散发增加了 7.15mm,年地表径流减少了 6.31mm,年产沙量减少了 0.53t/hm2;情景5的年蒸散发增加了17.62mm,年地表径流减少了 30.16mm,年产沙量减少了 2.27t/hm2。结果表明:从年内不同情景方案总的生态水文效应而言,情景2、情景3、情景4和情景5的生态水文效应都强于情景1的生态水文效应,对流域采取退耕还林、建立森林湿地等植被生态恢复措施可增加流域蒸散发并对泥沙量减少都有积极作用,提高生态水文效益。从不同情景方案对流域生态水质过程的结果显示,有机氮、有机磷负荷量的消减作用均以情景5最为显著,其次为情景2,第三为情景3,最后为情景4。情景2有机氮、有机磷负荷量分别减少了 0.70KgN/hm2、0.09Kg P/hm2;情景3的有机氮、有机磷负荷量分别减少了 0.68KgN/hm2、0.08KgP/hm2;情景4的有机氮、有机氮负荷量分别减少了 0.58KgN/hm2、0.07KgP/hm2;情景5的有机氮、有机磷负荷量分别减少了 2.41KgN/hm2、0.30KgP/hm2。综上所述,从不同植被生态恢复方案下生态水文水质过程和的水文效应比较分析,最后均得出一致结论:各植被恢复方案中,生态水文效应较优的恢复方案为情景5,其次为情景2,第三为情景3,较差的为情景4。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X143;X171.4
【图文】：

原理图,区位,模型结构,原理

模型将流域划分为多个单元，建立了各单元的水文物理概念模型，每逡逑个水文循环过程都被模块化模拟，并完成了坡面径流的计算，最后通过河网有机逡逑地将单元流域连接在一起，ＳＷＡＴ模型单元结构如图２．２所示。逡逑ＳＷＡＴ模型使用类似于ＨＹＭＯ模型的命令来控制流域径流和物理化学物质逡逑的计算，首先通过子流域指令，计算每个网格单元的净雨量，执行分布式产流量逡逑计算；其次通过叠加指令，将模型所需相关数据资料输入；最后通过汇流指令，逡逑计算出出口断面部分的流量，并实现河网与水库的汇流过程。ＳＷＡＴ模型因其兼逡逑容性，使得指令代码可以根据需求进行拓展。逡逑ＳＷＡＴ模型的参数较多，模型的输入数据主要有数字高程地图（ＤＥＭ）、逡逑土地利用／覆被分布图、土壤类型图、土地利用属性数据、土壤属性数据、水文逡逑和气象站点的空间分布信息、气象数据、水文水质数据、土地管理信息等。逡逑１５逡逑

规划方案,情景

规划方案假设一个较优的土地覆被格局情景，即以现状土地利用覆被状况为逡逑基础，保持流域范围内的居民点和水域不变，将溪沟沿岸的部分耕地、水田退耕逡逑还林，实现生态恢复，如图２．４所示。逡逑２．３．２．２调整规划方案（情景３、情景４邋）逡逑在规划方案的基础上进行调整，得到两个调整方案，具体方案如下：逡逑（１）

情景,调整方案

■服点逦—逡逑图２．６调整方案二（情景４）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．６邋Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｊｅｃｔ邋ｔｗｏ邋（邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋ｆｏｕｒ）逡逑２６逡逑

【参考文献】