環(huán)境變化對(duì)區(qū)域水循環(huán)要素及水資源演變影響的研究.pdf

1、氣候變化和下墊面變化是流域環(huán)境變化的兩個(gè)主要方面，流域環(huán)境的變化已導(dǎo)致水資源發(fā)生了改變。研究環(huán)境變化對(duì)區(qū)域水循環(huán)要素及水資源演變的影響，不僅對(duì)緩解和適應(yīng)環(huán)境變化的有關(guān)措施和行動(dòng)具有重要的科學(xué)支撐價(jià)值，而且對(duì)水資源科學(xué)管理具有重要的實(shí)踐意義。本文選取灤河潘家口水庫(kù)上游流域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析流域水循環(huán)要素的時(shí)空變化規(guī)律，并結(jié)合降水-徑流多元回歸模型和流域SWAT分布式水文模型，分別研究流域下墊面變化和氣候變化對(duì)流域水資源情勢(shì)的影響。主要研究?jī)?nèi)

2、容及成果如下:
　　(1)運(yùn)用Mann-Kendall檢驗(yàn)法、滑動(dòng)平均法對(duì)灤河流域的氣溫、降雨量時(shí)序變化的趨勢(shì)性進(jìn)行了檢驗(yàn);采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)氣溫、降雨量的年內(nèi)年際變化等演變特征進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示:1957～2012年灤河流域年平均氣溫總體呈上升趨勢(shì)，氣溫年內(nèi)周期性變化明顯，各月份平均氣溫差異較大。1957～2012年灤河流域年平均降水量呈減少的趨勢(shì)，流域降水量年內(nèi)分配具有明顯的季節(jié)性。
　　(2)利用土地利用綜合程度指數(shù)

3、、時(shí)空演變模型、轉(zhuǎn)移矩陣、動(dòng)態(tài)度模型、空間分析模型等方法，探討灤河流域土地利用的趨勢(shì)變化、轉(zhuǎn)移方向的變化、數(shù)量變化等演變特征。結(jié)果表明:從土地利用程度綜合指數(shù)及時(shí)空演變模型的角度來看，1970～1980年處于發(fā)展期，而1980～2000年、2000～2004年處于調(diào)整期或衰退期。從轉(zhuǎn)移矩陣、地類流向及來源方向進(jìn)行分析可知，前兩個(gè)時(shí)段各地類多數(shù)來源于自身并流向自身。從動(dòng)態(tài)度模型來看，2000～2004年轉(zhuǎn)移速率與新增速率最大，各地類間變化

4、最為頻繁。
　　(3)在解譯NCEP再分析數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，估算了海灤河流域上空1948～2010年的水汽含量及水汽通量，并利用線性滑動(dòng)平均法和線性趨勢(shì)回歸分析方法，探討海灤河流域上空水汽含量及水汽通量的時(shí)空變化規(guī)律。據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，海灤河流域近63年平均水汽含量變化非常明顯，雖然呈波動(dòng)變化，但總體呈下降趨勢(shì)。四季水汽含量占全年的水汽含量的比例分別為春季19.31％，夏季50.33％，秋季22.91％，冬季7.45％。結(jié)果表明，海

5、灤河流域水汽通量變化趨勢(shì)與水汽含量變化趨勢(shì)相似，海灤河流域的緯向水汽輸入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)向水汽輸入。
　　(4)考慮灤河流域三道河子水文站控制流域的降水-徑流相關(guān)特性，基于流域1961～2011年實(shí)測(cè)月降雨、月徑流數(shù)據(jù)資料，利用降水-徑流雙累積曲線及K-S雙樣本檢驗(yàn)的結(jié)果，分別建立了流域豐水期和枯水期的降水-徑流多元回歸模型。應(yīng)用該模型，分別探討流域降水的豐枯變化和下墊面變化對(duì)徑流的影響。結(jié)果表明，在1961～1983年的下墊面條件下，

6、相比于1961～1983年間的降水豐枯特征，1984～1999年、2000～2011年間降水的豐枯變化使得流域徑流分別增加了8.08％和減少了25.34％;在1961～1983年的降水條件下，相對(duì)于1961～1983年的下墊面條件，1984～1999年、2000～2011年間的下墊面的改變使得流域徑流分別減少了19.40％和43.16％。
　　(5)構(gòu)建了灤河流域SWAT分布式水文模型，模型在率定期和驗(yàn)證期的相關(guān)系數(shù)均在0.70以

7、上，說明該模型能夠滿足模型模擬的精度要求。在該模型的基礎(chǔ)上，分析流域土地利用變化特征、確定流域降雨的趨勢(shì)變化并剔除其影響，探討流域土地利用變化對(duì)水資源情勢(shì)的影響。結(jié)果顯示，由于退耕還林、退耕還草以及城市化進(jìn)程加快的地類變化的趨勢(shì)，僅由于土地利用/覆被變化導(dǎo)致流域年徑流量同比減少了58.55％。該結(jié)果表明，土地利用變化對(duì)灤河流域水資源情勢(shì)有較大的影響。
　　(6)基于流域分布式水文模型，并運(yùn)用時(shí)間序列分析法及任意假定法設(shè)計(jì)氣候情景試