流域生态水文敏感度及其影响因子分析

发布时间：2020-09-09 17:32

　　植被变化与水的关系一直是生态水文学领域的焦点问题。但对于不同尺度流域植被变化可能造成的水文影响及其影响机制仍存在诸多争议。针对小流域植被变化的水文响应已有较为一致的结论。相比之下,由于大流域缺少高质量的降水及水文数据,且缺乏适宜的方法来剔除诸如气候变异、人类活动等其它干扰因素对水文的影响,大流域径流量对植被变化的响应定量存在难度。同时,由于缺乏合适的指标评价植被变化的水文响应,探究气候梯度、植被变化、地形地貌、土壤条件和景观格局等因素对生态水文过程的影响成为了生态水文学研究中的难点与热点。本研究以中国境内14个大流域为研究对象,采用非参数检验Kendall秩次相关检验对研究区气象、水文和植被序列的变化趋势进行检验。改进单流域法,定量植被变化、气候变异和其他因素对季节/年径流影响量。引入生态水文敏感度概念,根据径流对植被变化的响应量计算生态水文敏感度并对比不同气候类型、主导土壤类型、水文类型流域的响应差异。探究流域异质性因子与生态水文敏感度的关系,并基于气候、植被、地形、土壤和景观等流域异质性因子建立生态水文敏感度预测模型。对生态水文敏感度及其影响因子的探究将为气候变化背景下流域水资源与水环境的可持续性综合管理提供决策依据和参考。本研究主要结论如下:(1)利用研究区出口水文站观测数据、周围气象站点的气象数据和植被遥感产品数据分析表明,在全球气候变暖的大背景下,大部分研究区季节/年平均温度、最高温度和最低温度出现不同程度的显著升高(α0.05);研究区降雨量和实际蒸散发变化趋势不显著(α0.05);存在雨季(生长季)植被增加,径流减少的变化趋势。(2)基于改进型单流域法,分析表明植被变化引起各研究区季节径流发生显著变化。植被变化对雨季径流的影响主要与主导植被类型和植被变化类型有关。植被减少使得湘水、杂谷脑上游、杂谷脑和更张流域雨季径流分别增加28.5mm、20.6mm、1.9mm和44.7mm;东川雨季径流减少1.4mm。植被增加使得平江、汤旺河、黑水河上游、黑水河、工布江达、泾川和lm河雨季径流减少21.3mm、52.9mm、97.0mm、104.7mm、8.4mm、37.2mm和18.8mm;使西南岔河和合水川流域雨季径流增加31.9mm和0.6mm。在旱季,研究区土壤水分和地下水存储量的差异是导致旱季径流对植被变化响应存在差异的原因。植被减少使平江、杂谷脑上游、杂谷脑、更张、东川和泾川流域旱季径流增加;使汤旺河、西南岔河和lm河旱季径流减少。植被增加则使湘水、黑水河上游、黑水河、工布江达和合水川流域旱季径流增加,且未发现植被增加使旱季径流减少。气候变异和植被变化对径流的影响可能相互抵消,也可能产生叠加效果。(3)不同气候类型、主导土壤类型和水文类型流域的生态水文敏感度差异明显。旱季和年生态水文敏感度随干旱指数的增加而显著增加,水分限制型流域径流对植被变化的响应比能量限制型流域敏感。不同主导土壤类型的流域,年和旱季生态水文敏感度与主导土壤类型的透水性和孔隙度成反比。由于融雪径流导致旱季水文过程的差异,以降雨径流为主和降雨-融雪混合型的流域的旱季生态水文敏感度差异显著。旱季生态水文敏感度高于雨季。(4)气候状况、植被覆盖、地形地貌、土壤条件和景观格局能显著影响生态水文过程。土壤属性是制约年和雨季生态水文敏感度的主要原因;而地形地貌是对旱季生态水文敏感度的影响作为显著。(5)基于流域异质性因子建立的生态水文敏感度预测模型中,旱季生态水文敏感度预测模型精度最佳,R~2高达0.966(p=0.051),雨季生态水文敏感度预测模型精度最低,R~2仅为0.501(p=0.064),年生态水文敏感度预测模型R~2为0.902(p=0.035)。生态水文敏感度模型的建立有助于在无径流观测数据条件下,基于异质性因子,预测生态水文敏感度,评估植被变化对水文的影响,从而为流域管理措施的制定提供参考依据。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X143
【部分图文】：

位置分布,地理位置,流域,杂谷

电子科技大学硕士学位论文第二章研究区概况及数据本研究以中国境内的 14 个大流域为研究对象，他们分别是隶属鄱阳湖流域的平江和湘水流域；地处小兴安岭的汤旺河和西南岔河流域；属于岷江上游子流域杂谷脑上游、杂谷脑、黑水河上游和黑水河流域；属于尼洋河子流域工布江达和更张流域；以及位于黄土高原泾河流域内的东川、合水川、泾川和lm河流域。各流域地理位置分布见图 2-1。

累计曲线

研究区修正型双累计曲线（MDMC）

累积影响,气候因素,对径,预测值

非气候因素对径流累积影响量（ancQ）与非气候因素对径流累积影响量预测值

【参考文献】