三江平原典型流域土地覆被變化對(duì)水資源的影響研究.pdf

1、水資源和土地資源作為自然地理系統(tǒng)的重要組成因子，彼此互相聯(lián)系、互相滲透、互相制約，水資源利用合理與否直接影響到土地資源的生產(chǎn)效率，尤其是土地利用/覆被變化極大地影響著流（區(qū)）域的水文循環(huán)各環(huán)節(jié)。地處東北黑土帶的三江平原是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，也是保障黑龍江省千億斤糧食發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)與我國(guó)糧食安全的關(guān)鍵所在。由于追求經(jīng)濟(jì)效益導(dǎo)致的盲目墾荒，三江平原存在土地利用模式與水資源不協(xié)調(diào)、水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境退化兩方面問(wèn)題。土地利用/覆被

2、變化對(duì)三江平原地區(qū)水文過(guò)程的影響成為目前一項(xiàng)新的研究課題。紅興隆墾區(qū)位于三江平原核心區(qū)，寶清站以上流域處于該墾區(qū)的腹地，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化步伐的加快，研究紅興隆墾區(qū)土地利用/覆被變化對(duì)水資源的影響，尋求適合流域生態(tài)需水的土地利用模式，不僅可為區(qū)域水土資源的合理利用提供決策依據(jù)，更能為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供有力支持，并為發(fā)展黑土區(qū)的水土地資源優(yōu)勢(shì)、減輕水旱災(zāi)害等提供借鑒和參考。
　　本研究從土地利用/覆被變化及其驅(qū)動(dòng)力

3、分析著手，利用《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》1996-2011年的統(tǒng)計(jì)資料，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析方法，分析了在五種土地利用/覆被模式（耕地、林地、牧草地、水域面積、建筑用地）變化驅(qū)動(dòng)因子中的影響因素。結(jié)果表明:對(duì)于各類土地利用模式的主要驅(qū)動(dòng)因子為經(jīng)濟(jì)因素和人口因素。紅興隆墾區(qū)是以農(nóng)業(yè)為主要生產(chǎn)模式的地區(qū)，追求經(jīng)濟(jì)效益提高的主要途徑是糧食總產(chǎn)量的提高、土地利用模式中有效灌溉面積的擴(kuò)增以及水資源開(kāi)采利用量的加大，這些因素都會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)土地利用模式發(fā)生變化

4、。同時(shí)工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，也必定對(duì)自然環(huán)境以及土地利用/覆被情況有著不同程度的影響。
　　為研究土地覆被變化對(duì)水資源的影響，應(yīng)用氣象、降水、DEM、NDVI和土地覆被等多源數(shù)據(jù)，引入S-W模型和SAC模型建立了蒸散發(fā)模塊及產(chǎn)流模塊，耦合匯流模塊和積雪融雪模塊構(gòu)建了柵格分布式水文模型，能夠最大限度利用我國(guó)現(xiàn)有的日步長(zhǎng)降水量、流量及常規(guī)氣象數(shù)據(jù)。采用蒙特卡羅法及參數(shù)似然散點(diǎn)圖等對(duì)模型及其參數(shù)的不確定性進(jìn)行了分析，探討了構(gòu)

5、建的水文模型參數(shù)的不確定性，有助于了解模型結(jié)構(gòu)是否合理，也有利于更好地完成參數(shù)的率定工作;率定參數(shù)后的模型在模擬位于寒區(qū)的寶清河流域日流量過(guò)程中，率定期和驗(yàn)證期的確定性系數(shù)平均值為0.7329，較好地再現(xiàn)了該流域1997～2001年逐日的流量過(guò)程，表明構(gòu)建的柵格分布式水文模型在該流域具有較好的適用性。
　　通過(guò)設(shè)定不同土地利用/覆被變化情景，定量分析了土地利用/覆被變化對(duì)徑流的影響。以墾區(qū)內(nèi)的撓力河水系寶清站以上流域?yàn)槔?，考慮流域

6、內(nèi)土地覆被空間分布、各種覆被所占流域面積比例以及國(guó)家退耕還林還草政策等多方面因素，以流域的IGBP土地覆被作為現(xiàn)狀對(duì)照情景，設(shè)置了多種土地覆被變化情景，利用構(gòu)建的柵格分布式水文模型模擬了不同情景下的流域流量日過(guò)程。研究結(jié)果表明，退耕還草、還林均會(huì)引起年徑流量的增大，增幅在在3.09％～44.85％之間，且退耕還草對(duì)流量的影響更大。
　　為評(píng)估河流生態(tài)系統(tǒng)健康情況，采用R2CROSS法獲得的河流生態(tài)流量作為相關(guān)河流的生態(tài)用水閾值，可

7、以更好的保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)，為了維持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定提供了流量參考標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比利用改進(jìn)后R2CROSS法與Tennant法（30％流量）對(duì)紅興隆墾區(qū)內(nèi)部5條河流生態(tài)用水量進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，得出Tennant法采用30％平均流量作為相關(guān)河流生態(tài)流量是合理的，采用改進(jìn)后R2CROSS法計(jì)算河流生態(tài)流量時(shí)，如果沒(méi)有相關(guān)資料，可以采用Tennant法30％歷史平均流量作為河流生態(tài)用水閾值。利用柵格分布式水文模型對(duì)不同土地覆被變化情景下的模擬