基于SWAT模型的湟水流域径流模拟与评价

以青海省湟水流域民和水文站以上流域为研究区,在GIS技术支持下,运用分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）进行了湟水流域天然径流的产流模拟,通过选用湟水流域1980～1997年相应的水文气象资料作为SWAT模型的输入数据,选用1980～1987年湟水流域出口民和站的年、月平均天然流量进行模型的参数率定,1989～1997年民和站的年、月平均天然流量进行模型的验证,采用了相对误差（RE）、相关系数（R2）以及Nash-Suttclife模拟系数（Ens）作为模型适用性的评价系数,结果表明SWAT模型对湟水流域长期天然径流变化过程模拟结果良好,较好地反映了湟水流域水资源的变化过程,为研究湟水流域的水资源提供了模型支持。     

青海湟水河流域水土流失原因及防治措施分析

湟水河流域水土流失面积7623.9 km2,占流域总面积的47.3%,人为侵蚀在整个流域范围内均有发生,近年来呈加剧趋势,基于湟水河流域水土流失比较严重的现状,分析了湟水河流域水土流失的原因,并提出了防治湟水河流域水土流失的措施和对策。     

湟水流域水资源状况分析及规划研究

湟水流域是黄河上游一级支流,主要由湟水干流和大通河组成,湟水干流水资源相对比较贫乏,而大通河水资源相对比较丰沛。为解决青海省湟水干流地区的缺水问题,从大通河向外流域调水的工程共有引大济湟等5项工程。通过对调水流域内生态环境的影响评价结果表明,2030年若仅修建"引大济湟"和"引大济西"工程,则调水工程达到设计调水规模后,尕大滩断面的多年平均径流量最小,但可满足鱼类的生存需要,对大通河生态环境不会产生较大的影响,对湟水干流将产生积极的影响,而对黄河干流几乎不产生什么影响。引大济湟工程不仅能缓解湟水干流地区水资源供需矛盾,从国民经济评价、生态环境影响和技术可行性以及工程供水成本、水价、受水区经济承受能力等方面看也可行。     

黄河水土保持生态工程湟水流域西宁项目区建设成效与经验

黄河水土保持生态工程湟水流域西宁项目区小流域建设项目是黄河水利委员会首批立项的湟水流域重点支流治理项目。项目区建设取得了显著成果,对于推动西宁水土保持生态建设、加快地区经济发展具有重要的意义,同时也为小流域治理积累了经验,并为全省水土保持生态建设发挥了良好的示范辐射效应。     

湟水流域土地利用与覆盖动态变化分析

应用湟水流域1985、1995和2000年3个时期的土地利用与覆盖矢量数据,分别从土地利用一、二级分类角度分析了1985~2000年间湟水流域土地利用与覆盖动态变化。结果表明,湟水流域土地利用类型(一级分类)主要以草地为主,占流域总面积的比例稳定在55%以上。在二级分类的层次上,灌木林、中覆盖草地和旱作丘陵耕地分别在林地、草地和农田中占主导地位,占总面积的比例分别在11%、25%和9%以上。此外,土地利用动态度的分析表明,农田和草地在湟水流域具有较高的稳定性,工矿用地和居民地的变化较大,说明该地区近20年来城镇化进程呈增加的趋势。     

湟水干流青海段泥沙危害及其成因

湟水流域是青海省工农业生产基地,也是青海省主要水土流失区。近年来,湟水干流泥沙危害愈来愈严重,直接危及该地区社会经济可持续发展和人民生命财产的安全。分析了湟水干流泥沙淤积的危害及其成因,认为该段湟水两岸山区严重的水土流失是其根源,上游来水量和大洪水出现次数减少加剧了干流淤积,人为经济活动也是加剧干流泥沙淤积重要原因。     

青海湟水流域植被覆盖度时空变化分析

利用2001-2009年的MODIS遥感数据与归一化植被指数的像元二分模型,并结合湟水流域的地形特征数据,分析流域内植被覆盖度时空变化动态特征.结果表明:湟水流域的植被覆盖度空间分布差异十分显著,基于地形特征的脑山区(69.47%)、浅山区(56.46%)和川水区(45.43%)植被覆盖度地带性特点明显;近9年来湟水流域总体植被覆盖度略有下降,尤其是高植被覆盖度减少了17.23%.而较高植被覆盖度增加了12.15%;脑山区的高植被覆盖度与较高植被覆盖度之间转换剧烈,浅山区的各级植被覆盖度都相对稳定,川水区的中植被覆盖度与较低植被覆盖度之间转换明显.     

从乐都水文站水沙变化看湟水流域生态建设成效

通过对乐都水文站径流量、输沙量、降水量进行分析,探讨了青海省湟水流域退耕还林还草的效益:2000—2010年,青海省湟水流域各县(市)累计完成退耕还林还草面积14.71万hm2,2002年退耕还林还草效益开始显现,年径流量和年降水量开始增加,年输沙量和年输沙模数明显减少,退耕后的年输沙量和年输沙模数分别比退耕前减少了467万t和359 t/km2。鉴于青海省湟水流域退耕还林还草工程区生态环境总体上还比较脆弱,提出了延长退耕还林还草补助政策的时间、加大基本口粮田建设力度、调整产业结构、提高全社会的生态意识等建议。     

湟水流域近10年土地利用与景观格局演变分析

以青海省湟水流域为研究区,采用中分辨率TM影像和HJ-1卫星CCD数据,利用2000、2005、2010年3个时相的土地利用遥感解译数据,计算了森林、草地、水域、农田、城镇用地和未利用地6个一级分类的土地利用类型转移矩阵,提取了景观格局指数,在此基础上分析了土地利用变化与景观格局的演变特征。结果表明,湟水流域土地利用变化最明显的是农田、城镇用地和草地,其中农田呈持续减少态势,城镇用地和草地呈增加态势;从土地转移矩阵来看,城市扩张带来的建设用地增加是造成流域农田减少的主要原因,而草地的增加主要受益于退耕还林还草和流域生态建设等政策的实施。从景观斑块类型的变化来看,变化最大的是农田和城镇,10年期间,农田在面积减少的同时景观分离度增加,城镇用地在面积增加的同时景观聚集度增加,这说明城镇用地在由中心向外扩张的过程中,空间分布较紧凑且连接性较好;与此同时,草地的斑块个数、斑块密度呈明显减小趋势,而农田与城镇用地的斑块个数、斑块密度总体呈增加趋势,这说明人类活动的不断扩张导致了湟水流域景观破碎度增加。从景观整体水平来看,景观水平指数中边缘密度、形状指数、香农多样性指数、香农平均度指数均呈增加趋势,这说明湟水流域景观结构异质性呈增加趋势。     

黄河流域地表水资源可再生性模糊综合评价

水资源具有可再生性。从水资源自然再生和社会再生角度,选取18个指标建立黄河流域地表水资源可再生性评价指标体系,利用二层模糊综合评价法对整个黄河流域及其15个分区地表水资源可再生性进行综合评价,结果表明龙羊峡以上、湟水流域、洮河流域和渭河流域可再生性较强,北洛河流域、泾河流域可再生性最弱。     

青海省湟水河流域不同退耕还林模式土壤效应

基于野外采样、定点观测和室内实验,研究了青海省湟水河流域不同退耕还林模式土壤效应。结果表明,青海省湟水河流域相同林龄（8a）的不同退耕还林模式（5种）的土壤有机质含量、总孔隙度和微生物总量大小顺序为：云杉桦树混交〉桦树〉云杉沙棘混交〉云杉〉沙棘〉农田;土壤容重和pH值大小顺序为：云杉桦树混交〈桦树〈云杉沙棘混交〈云杉〈沙棘〈农田;土壤持水性大小顺序为：云杉桦树混交〉沙棘〉桦树〉云杉〉农田;土壤可蚀性K因子大小顺序为：沙棘〈云杉桦树混交〈云杉沙棘混交〈桦树〈云杉〈农田;缓解日温变化效应顺序为：云杉桦树混交〉桦树〉云杉沙棘混交〉沙棘〉云杉〉农田,土壤微生物总量中细菌〉放线菌〉真菌,其中细菌占95%以上。     

生态环境建设对湟水河流域水土流失的影响

选择湟水河流域为研究区,以2000年与2009年的Landsat TM/ETM数据为信息源提取土地覆盖以及植被覆盖度信息,结合Aster DEM数据,在地理信息系统技术的空间分析功能的支持下,依据水利行业《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007),通过叠加分析研究区近10 a生态环境建设工程的水土保持效应.结果表明,10 a中湟水河流域坡面侵蚀有所减弱,2009年微度以上侵蚀相比2000年少了309.11 km2,但沟谷侵蚀强度趋于增强,10 a净增加706.87 km2.研究表明目前工程措施对于治理面蚀效果明显,对于沟蚀作用不明显.     

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

基于MODIS和Landsat数据的湟水河流域土壤侵蚀时空变化研究

[目的] 明确湟水河流域土壤侵蚀时空分布与变化特征,为黄河上游地区的水土保持与防治工作提供数据基础与决策依据。[方法] 基于湟水河流域2000年和2018年的MODIS,Landsat,降雨、人口密度、经济等数据,利用低空无人机遥感、RUSLE模型和地统计等方法,开展湟水河流域土壤侵蚀模型计算、验证与时空变化分析。[结果] ①2000年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为477.81 t/（km²·a）,微度侵蚀面积比例为72.06%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为3.46%,轻度、中度侵蚀主要分布在北部祁连山、中部达坂山及南部拉脊山海拔较高、植被覆盖少的山地、荒地;②2018年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为1 625.30 t/（km²·a）,微度侵蚀面积比例为55.38%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为21.26%。中度侵蚀主要分布在研究区东南部城镇居民聚集地带与河流滩地;强烈侵蚀和极强烈侵蚀零散分布于祁连山、达坂山等高山、秃岭裸地区域;③2000—2018年,微度侵蚀面积比例减少16.68%,中度侵蚀面积比例增加8.15%,强烈侵蚀面积比例增加5.60%,剧烈侵蚀面积比例增加4.05%,而侵蚀面积增加的区域主要分布在高山裸地和城镇地区。[结论] 低空无人机遥感技术能够有效地验证区域土壤侵蚀模型计算结果,湟水河流域土壤侵蚀整体趋于严重且存在空间差异性。在祁连山、达坂山、沿湟水河干流等地区,土壤侵蚀强度存在从微度、轻度向中度侵蚀演变的趋势,而这种演变过程与气候暖湿化、人类活动强度增加存在一定的关系。     

近30年湟水流域土壤全氮时空变异及影响因素

基于湟水流域1985年第二次土壤普查的45个剖面数据和2015年土壤调查的61个剖面数据,采用统计和地统计学法,分析了流域0~15 cm和15~30 cm土层近30年全氮(TN)的时空变异及影响因素。结果表明:从1985年至2015年,0~15 cm和15~30 cm层TN均值分别由1.33 g kg-1和1.15 g kg-1升高至2.25 g kg-1和2.08 g kg-1,增幅为69.20%和80.87%;近30年来,湟水流域0~15 cm和15~30 cm土层全氮呈现增加趋势,其中西部、北部、中部以增加为主,东南部以递减为主;空间相关性由强变为中等,1985年TN含量在东西和南北两个方向均呈现先减后增的趋势,2015年则整体呈从东南向西北增加的趋势;气候因子、海拔、土壤质地、土壤类型等自然因素和土地利用、施肥、种植结构以及农业机械化等人为因素共同导致了TN时空分异,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势。考虑到TN含量存在较大的时空变异,建议建立湟水流域土壤TN含量长期监测点,并对农业氮肥的施用实行分区管理,以保障整个农业流域的可持续发展。     

湟水流域输沙特征分析

湟水青海省境内面积 15 3 4 2km2 ,是黄河中上游地区主要产沙区之一 ,年输入黄河泥沙 2 0 40万t。流域径流主要产生于 6～ 9月 ,占年径流总量的 5 3 % ;下游地区面积占流域总面积的 41 2 % ,年径流量占流域年径流总量的 42 4%。上游地区面积占全流域面积的 5 8 8% ,年输沙量仅占全流域年输沙量的 2 1 6% ;下游地区年输沙量 160 0万t,占流域年输沙总量的 78 4%。流域内灾害性天气频繁 ,水热配置不利于植物生长 ,大面积植被退化 ,人类经济活动频繁等 ,是导致下游地区水土流失严重的主要原因