桃林口水库流域氮磷污染负荷对土地利用的响应分析

非点源污染是目前水体污染防治的主要对象,土地利用方式与污染物流失量密切相关。以桃林口水库流域为研究对象,通过构建SWAT非点源污染模型对流域非点源污染负荷进行模拟,研究不同土地利用结构对子流域TN、TP流失率的影响,并定量分析了研究区在2014和2019年土地利用类型下TN、TP流失量的变化。结果表明：构建的SWAT非点源污染负荷模型适用于该流域的非点源污染模拟,在单一的土地利用类型中,污染物流失率排序为耕地>草地>住宅用地>林地,与相对应的单一土地利用类型相比,林地的组合能有效降低子流域的污染物流失率;不同土地利用类型的产污能力差异较大,林地的单位面积产污量最低,耕地最高,与2014年相比,2019年流域林地面积增加而耕地和草地面积减少,TN、TP负荷分别减少了34.43%、23.75%。研究结果可为桃林口水库流域的水环境管理提供科学依据。     

气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征

为了研究气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征,利用乌梁素海流域内及其周边13个气象站点的气象资料,从1961-2011年51年数据分析其气温、降水、蒸发的变化趋势,发现气温呈现显著上升,降水量和蒸发量年际波动较大,未显示出明显的变化趋势;同时分析了湖泊进出水量、水位变化和土地利用情况,尤其在近10年来,耕地迅速增加,草地林地减少,湖泊水位降低和面积减少,水资源矛盾加剧。气候变化和人类活动对乌梁素海流域水循环系统演变有着重大影响。     

渭河流域气候要素演变特性分析

以渭河流域21个气象站1960-2010年的年降水、年潜在蒸散及年均气温为研究对象,通过气候倾向率法、Mann-Kendall法、累积距平法和小波分析法对各气候要素的演变特性进行了分析。结果表明:151 a来该流域年降水以1.55 mm/a线性趋势减少,年潜在蒸散以0.37 mm/a线性趋势增加,年均气温变化幅度不大,且3种气候要素的变化趋势均不显著;2年降水分布东多西少,南多北少,呈现出由东南向西北逐渐减少的趋势;年潜在蒸散在东西向呈现出南北带状相间分布的规律;年均气温分布东高西低,南高北低,呈现出由东南向西北逐渐降低的趋势;3年降水突变点为1972、1976和1985年;年潜在蒸散突变点为1962、1968和1974年;年均气温突变点为1977年;4年降水、年潜在蒸散及年均气温序列均有17 a和28 a周期。     

基于MOD16产品的涟江流域蒸散量时空变化特征

地表蒸散量对调节区域水热条件起着重要作用,也是区域水文水循环研究的重要内容。基于MOD16遥感数据集,分析2000—2014年涟江流域地表蒸散量的时空变化特征。研究表明:涟江流域蒸散量实测值与MOD16遥感产品之间的相关系数较高(R~2=0.91),表明该数据集能满足对涟江流域地表蒸散发的研究需求;流域不同季节、不同土地利用类型及地貌类型的蒸散量存在差异性,表现为:夏季春季秋季冬季,林地草地耕地未利用地建设用地,岩溶高原峰丛洼地;15 a间的多年平均蒸散量总体呈上升趋势,尤其是2011—2014年的蒸散量较大,气温、降水、土地利用方式和地质条件背景对地表蒸散发产生重要影响,植被覆盖的增加是流域蒸散量上升的主要原因。研究结果对科学认识地表蒸散发的时空变化特征及其影响因素、流域水循环研究、水资源的合理开发利用和生态环境建设具有重要的理论与实践意义。     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。     

赣江流域土地利用迁移变化分析

土地利用/覆被变化是人类与自然环境相互作用的重要表征，其变化特征深刻影响着区域的生态安全和社会经济可持续发展。基于赣江流域1980—2018年土地利用数据，利用ArcGIS空间分析方法，分析赣江流域土地利用的时空变化特征。结果表明：赣江流域1980—2018年土地类型以林地和耕地为主，林地和耕地面积呈减少趋势，建设用地面积不断增加；流域土地利用综合指数呈增加态势，表明土地利用变化加快；土地利用转换类型以耕地和林地向建设用地转移、林地和草地相互转移以及林地向耕地转移为主，部分耕地转化为水域；草地、水域、建设用地重心变化较明显，草地的重心在向西偏北方向迁移，水域的重心在向西偏南方向迁移，建设用地重心在向东偏南方向移动，移动速度均具有阶段性。可为赣江流域生态环境保护、水土资源规划与管理提供科学依据。     

基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究

利用DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,建立洱海流域SWAT模型,分析了2000年和2010年不同土地利用情景对径流的影响,其结果为洱海流域土地利用变化引起径流的变化率为2.46%。以《云南省土地利用总体规划大纲(2006—2020)》为依据,结合洱海流域土地利用分布的实际情况,设置3种土地利用情景,研究不同土地利用情景对径流的影响。结果表明情景1中,66.06 km²的耕地转林地和89.16 km²的耕地转草地,模拟的年均径流值增加75.73 mm;情景2中,100.13 km²的裸地和105.74 km²的草地转为耕地,年均径流增加39.89 mm;情景3中,138.72 km²的草地和292.86 km²林地转耕地,年均径流减少20.36 mm。模拟表明在坡度15°以上,洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量;在坡度15°以下,耕地的增加会一定程度上减少径流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。     

渭河流域土地利用变化对径流的影响

近年来土地利用变化在人类活动影响下越趋明显,对其引起的水文循环变化的研究也受到越来越多的重视。为定量分析渭河流域咸阳站以上流域土地利用变化对径流的影响,根据1965—2015年径流长系列数据分析径流变化趋势及突变点。基于1986年、2000年和2015年3期土地利用数据,分析了土地利用面积及动态变化特征,结合SWAT模型,在1986年和2015年土地利用情景的基础上,定量分析了土地利用变化对径流的影响。结果表明:20世纪90年代初期流域径流发生突变;SWAT模型在渭河流域适用性良好;林地、草地和耕地为流域主要用地类型,耕地面积减小22%,主要转化为林地和草地,城镇用地增加显著;渭河流域土地利用变化对径流存在抑制作用,其影响小于10%。     

北洛河流域水沙变化对降雨和土地利用的响应

研究流域水沙变化对降雨和土地利用变化的响应机理,对流域土地利用规划决策及水土保持措施优化配置具有重要意义。本文以黄土高原北洛河流域为研究对象,采用Pettitt突变检验、双累积曲线等方法,定量分析了流域近60年降雨、径流和输沙的演变规律及土地利用变化特征,探讨了流域降雨和土地利用变化对流域水沙的影响。结果表明:1960—2016年间,北洛河流域降雨随时间变化总体趋势不显著,而径流量和输沙量随时间变化表现为明显的下降趋势,下降幅度分别为31.4%和83.5%,输沙量减少趋势尤为显著;研究时段内,北洛河流域以林地、草地和耕地为景观基质,耕地、草地向林地转化是基本特征;人类活动影响下的土地利用变化是造成径流泥沙量减少的主要原因,其对径流输沙量减少贡献率分别为76.9%和96.6%,降雨变化影响贡献率分别为23.1%和3.4%。研究结果为深刻认识黄河水沙动态变化提供依据,对未来水土保持措施优化配置提供决策支撑。     

多种土地利用情景下汾河流域径流响应

为研究汾河流域未来土地利用变化及其对流域径流过程产生的影响,利用FLUS模型模拟2040年在自然发展、耕地保护情景下的土地利用情况,载入SWAT模型模拟多种土地利用情景下的径流过程并进行对比.结果表明:耕地、林地、草地是汾河流域主要用地类型,其变化的主要特征是耕地减少、建设用地增加;汾河流域土地利用变化引起流域年、季径...     

秃尾河流域植被覆盖变化及其对径流的影响

黄土高原地区水土流失严重,生态环境脆弱。随着退耕还林还草政策的有序实施,区域植被覆盖率从90年代末开始显著提高,但河川径流也随之显著减少,对黄土高原区的水资源安全造成了重要影响。选取陕北秃尾河流域为研究对象,通过分析流域植被变化特征,检验径流序列趋势变化、变异特征以及其与降水、植被指数(NDVI)的相关关系,探讨了降水与植被覆盖变化对径流的影响,并使用基于Budyko假设的弹性系数法对不同时段的贡献率进行了定量分析,指出其影响径流缩减的物理机制。研究结果表明:(1)秃尾河流域植被覆盖格局总体为东南高、西北低,且近年来逐渐趋好,特别是2000年后流域植被覆盖率显著上升,到2013年年均NDVI值已达0.45,其变化主要表现为西北部未利用土地转化为草地和林地;(2)近年来秃尾河流域径流显著持续减少,且以1983和1997年为拐点呈三阶段变化,而降水、潜在蒸散发呈不显著减少,且潜在蒸发量和径流量的下降趋势将可能持续;(3)1984—1997年间流域降水驱动径流减少,两者呈现较强的正相关性,1997年后流域植被覆盖变化显著,表现为与径流的强烈负相关性,并成为引发径流显著减少的主因;(4)由Budyko方程计算得到的下垫面参数n与年NDVI值具有相同的变化趋势,验证了弹性系数法的适用性。定量分析结果表明1984—1997年间气候变化与覆被变化对径流变化呈异向影响,气候变化使径流减少而覆被变化使径流增多,且前者贡献率明显高于后者。之后,覆被改变对径流缩减的影响显著增强,贡献率高达75%以上。由物理解析可知,当前气候环境下植被覆被变化正在逐渐主导流域的径流变化,"地表变绿"可能对流域水安全造成潜在威胁。     

大清河流域年径流系数变化趋势及影晌因素分析

选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象,运用滑动平均和M-K检验分析了1956 2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明,降雨因素是径流系数变化的主导因素,同时下垫面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力,也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。     

小清河流域非点源污染负荷与降水关系研究

流域非点源污染造成了严重的水环境问题,为准确核算典型流域非点源污染负荷及为流域水环境治理提供支持和依据,以山东省小清河流域为研究区,采用SWAT模型及相关分析方法,研究了流域总氮(TN)、总磷(TP)营养物输出负荷时空变化规律以及营养物输出负荷与降水间的关系。结果表明:SWAT模型对小清河流域非点源污染模拟具有较好的适用性。汛期(7—9月)营养物输出负荷最高,占全年比重的50%以上,而TN是其中主要非点源污染物。TN、TP输出负荷空间分布相似,负荷较高的区域都主要集中在流域南部;该区域TN、TP输出负荷分别在69.72～235.30 kg/hm~2和0.93～4.73 kg/hm~2范围内。不同的土地利用氮输出负荷较高的依次为林地、耕地和草地,磷输出负荷较高的依次为林地、草地和耕地。流域氮输出强度与降水相关性强的区域主要集中在流域中上游,而磷输出强度与降水相关性强的区域则主要集中在流域中游。     

气候变化对黑河上游径流量的影响研究

利用1981~2012年黑河上游地区气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用统计学方法分析了黑河上游32年来气候和径流变化特征。结果表明:(1)近10年温度显著升高,蒸发量有明显减少;(2)降水与径流量呈不显著的增多趋势;(3)降水是影响黑河上游地区径流量增加的主要因子,年径流量的微弱增加主要是由于夏季降水量的增加以及其蒸发量的减少造成的。     

青藏高原东南缘复杂地形条件下降水特征分析

针对青藏高原东南缘泥石流灾害活动频繁,但形成区缺乏较为准确的降水资料的现实需求,按照水系的分水岭将研究区分为6个区域,并利用区内60个气象观测站点1981~2010年年均降水量、海拔高度、坡向、坡度资料,结合GIS和统计分析,建立了各分区的降水垂直分布关系式,并以金沙江流域的拉哇沟、大渡河流域的江咀沟对该统计模型进行了初步验证。结果显示:针对不同的流域,该降水垂直分布关系式能够获取缺气象观测站点的山区降水数据,大体上适用于青藏高原东南缘降水测算,能为泥石流等山地灾害形成区的汇流计算提供参考。     

平原区小流域降水量变化特征分析

利用平原区朱家河流域降水量实际观测资料,对流域内降水变化特征进行分析。阐明朱家河流域降水空间分布较均匀,降水量自东向西略有减小;降水量年际变化差异较大,最大年降水量接近最小年降水量的3倍;降水有明显的3～5a小周期变化;降水量丰、枯年份出现次数相当且次数多,占序列的81.8%;降水量年内分布极不均匀,主要集中在汛期6～9月;流域多年总体降水量并无增减,汛期降水量有减小趋势,非汛期降水量呈增长之势,年内降水差异逐步在缩小。     

Effects of land‐use change and climate variability on streamflow in the Woken River basin in Northeast China

In this study, the soil and water assessment tool, which is a widely used hydrological model, is applied to study the response of streamflow to land‐use changes and climate variability in the Woken River basin in northeastern China. This model is calibrated and verified based on sensitivity analysis to simulate the effects of land‐use change, climate variability, and extreme land‐use scenarios on streamflow. Simulations are performed to construct different scenarios for quantitative analysis. Compared with the base period, the land‐use change reduced the annual average streamflow and had little effect on the monthly streamflow. Climate variability increased the average annual streamflow and had a substantial effect on monthly streamflow. The effect of climate variability on streamflow was much greater than that of land‐use changes. Under the extreme land‐use scenarios, the annual average streamflow under the forestland scenario decreased, and the average annual streamflow under the grassland and agricultural land scenarios increased. Both the forestland and grassland scenarios exhibited lower monthly streamflow from March to August with especially large influences in June–August, which was when floods were more likely to occur. The agricultural land scenario exhibited the opposite trend. These results indicate that climate variability will obviously change streamflow and that natural disasters related to both high and heavy precipitation must be emphasised. Relevant departments can optimize the land‐use structure and spatial layout to mitigate the negative effects of climate variability.     

Effects of Land-Use and Climate Change on Hydrological Processes in the Upstream of Huai River, China

Land use/land cover and climate change can significantly alter water cycle at local and regional scales. Xixian Watershed, an important agricultural area in the upper reach of the Huaihe River, has undergone a dramatic change of cultivation style, and consequently substantial land use change, during the past three decades. A marked increase in temperature was also observed. A significant monotonic increasing trend of annual temperature was observed, while annual rainfall did not change significantly. To better support decision making and policy analysis relevant to land management under climate change, it is important to separate and quantify the effect of each factor on water availability. We used the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), a physically based distributed hydrologic model, to assess the impact of Land use and climate changes separately. The SWAT model was calibrated and validated for monthly streamflow. Nash-Sutcliff efficiency (NSE), percentage bias (PBIAS), and coefficient of determination (R ²) were 0.90, 6.3 %, and 0.91 for calibration period and 0.91, 6.9 %, and 0.911 for validation period, respectively. To assess the separate effect of land use and climate change, we simulated streamflow under four scenarios with different combinations of two-period climate data and land use maps. The joint effect of land use and climate change increased surface flow, evapotranspiration, and streamflow. Climate variability increased the surface water and stream-flow and decreased actual evapotranspiration; and land use change played a counteractive role. Climate variability played a dominant role in this watershed. The differentiated impacts of land-use/climate variabilities on hydrological processes revealed that the unapparent change in stream-flow is implicitly because the effects of climate variability on hydrological processes were offset by the effects of land use change.     

气候变化对河川径流量的影响——以皇甫川流域为例

基于非参数检验方法 Mann-Kendall法,对黄河中游皇甫川流域的降水、平均气温和径流量的长期变化趋势和序列突变情况进行了检验,并运用水文敏感性分析和降水—径流相关关系分析两种方法探究了皇甫川流域径流锐减的原因。1985—2006年,皇甫川流域的气候暖旱化趋势显著。其中,年降水系列呈减少趋势,但减少趋势不显著;年平均气温呈明显的上升趋势,远远超过了α=0.05的显著性水平。年径流量也表现出显著的减少趋势,显著性水平α=0.1。径流突变性检验结果显示,在1998年前后皇甫川径流出现显著变化,天然时期(1985—1998年)和径流变化时期(1999—2006年)相比,年均径流量减少了60%。归因分析表明,气候变化因素对年均径流变化的贡献率为46%,说明气候变化是导致径流减少的重要因素。