延河流域植被水分适宜度时空评价

发布时间：2020-07-11 07:29

【摘要】：黄土高原退耕还林还草工程的实施以来,区域生态恢复良好,植被覆盖度得到了很大提升,为区域生态系统的可持续发展发挥了重要作用。然而,由于黄土高原历来干旱缺水,加之区域可用水量的时空分布高度异质性,植被恢复过程中的高需水与区域可用水量的低供给之间的矛盾将是威胁区域植被系统可持续发展的重要因素。降雨是区域可用水资源的最主要来源,但只有通过降雨径流调控技术将其转化为土壤有效水分,才能供植被所吸收利用。要回答区域的可用水资源能否支撑植被恢复的用水需求,必须对可被植被利用的水资源量与植被生长需水之间的平衡关系进行定量的探究,本文将可用水资源量与植被需水的平衡关系定义为植被水分适宜度。延河流域作为黄土高原丘陵沟壑区典型区,区域干旱频发、水土流失严重且降雨时空分配严重不均。基于此,本研究选取延河流域作为研究对象,利用分布式水文模型和改进的Shuttleworth-Wallace双源蒸散发模型(S-W模型)对延河流域的植被水分适宜度进行了定量评价,旨在为黄土高原的植被优化配置和区域生态可持续管理提供科学的指导和参考。本研究取得的进展如下:(1)采用实测径流数据,对SWAT分布式水文模型的模拟结果进行了率定与验证。在率定期,模型的相关系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数(NS)分别为0.84和0.75,而在验证期的R2和NS系数分别为0.78和0.72。根据相关的评价标准,R2和NS系数均大于0.7时表明模型表现非常好,证明SWAT模型模拟出的结果在本研究中是可用的。(2)在年际与年内尺度上分别分析了雨水资源化潜力的时空变化趋势。在过去的34年间,研究区雨水资源化潜力及降雨均有微弱的上升趋势。雨水资源化潜力在空间上呈现出东南多西北少的分布规律。根据降雨频率所确定的三类水文年,可知不同水文年的年雨水资源化潜力主要集中在6-9月,并随着时间的推移在空间上呈现出由西北角向东南角逐渐递增的趋势。(3)在时间与空间尺度上分析了不同水文年植被需水量的变化趋势。延河流域不同水文年的年内植被需水量表现出极为相似的变化趋势,且主要集中在4-9月。从1996到2012年,研究区的植被需水量呈现出由东南向西北逐渐递增的趋势,造成这种结果的原因可归结于1999年后,西北地区的农用地大规模地转化为草地与林地,导致需水量增加。(4)计算并分析了不同水文年时间和空间尺度上的植被水分适宜度。枯水年、平水年及丰水年的年植被水分时间适宜度分别为0.59、0.63和0.67,汛期的适宜度较好,基本可保证植被生长需求。不同水文年空间尺度上的植被水分适宜度分别为0.60、0.74和0.77,且在退耕还林(草)后呈现出由西北角向东南角逐渐递增的趋势。(5)延河流域不同水文年的可被植被利用的有效水及植被需水之间均未达到一个良好的平衡点,这意味着研究区的可用水资源并不能完全保证植被生长所需,需要采取相应的供水设施并在空间上重新规划植被类型的分布。在适水度较低的春季可采用灌溉的方式补充植被的缺水量,在雨水供应不足的西北部可根据具体地理条件尽可能地种植草地等需水量较小的植被类型,以此为未来黄土高原的植被恢复和区域可持续发展提供有效的理论依据。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948
【图文】：

延河流域,概况

图 2-1 延河流域概况图Fig. 2-1 The location of the Yanhe River Basin2.2 研究内容大规模的植树造林带来了极大的生态效益，但也同样加剧了区域水资源的紧张局势。为了回答黄土高原典型区近年来的可用水资源是否足够支撑植被的用水需求，本研究以延河流域为例，引入植被水分适宜度这一概念，对研究区内雨水

技术路线图

延河流域,子流域

西北农林科技大学硕士学位论文SWAT 模型可根据数字高程图（DEM）自动化分子流域。在将 DEM 图加载进 SWAT 工程前，需先对其投影坐标进行设置。在加载 DEM 图后，可提前制作或手动输入掩膜范围。为了减少计算量，本研究通过流域边界提前将研究区域裁剪完成。下一步为构建河网，用户可通过定义阈值来控制子流域的大小。第三步为设定流域的出水口，即河网的出口，由于本研究用于模型率定和验证的水文站点——甘谷驿水文站并未处在模型自动划分的流域的出水口，因此除了在研究区出口处设置出水口外，还需要在甘谷驿水文站点处额外手动设置子流域出水口。最后通过模型自动计算子流域参数，完成流域的划分。本次模拟共将研究区划分为 47 个子流域，如图 3-1 所示。

【相似文献】