基于SWAT模型的赤水河流域径流年内分配特征及其对降水的响应研究

[目的] 研究赤水河流域径流年内分配的非均匀性变化特征及其对降水的响应情况,为流域水资源的开发利用及防洪治涝等研究提供决策依据。[方法] 以赤水河流域中上游为研究区,构建SWAT模型相关数据库并对流域径流进行模拟。以实测逐月径流数据对模型进行率定验证。基于模型输出结果,结合降水/径流集中度和集中期,分析流域径流年内分配特征及其对降水的响应情况。[结果] 两个水文站率定期决定系数（R²）与纳什效率系数（Ens）均在0.83以上,验证期R²与Ens均在0.69以上,满足精度要求;流域降水和径流年内分配不均匀性显著,二者变化趋势较为一致,主要集中在6—8月;径流集中度的时空分布受降水集中度影响显著,由于入渗和蒸散作用的影响,前者通常大于后者,但当降水集中度较低时（PCD<0.3）,径流集中度不再完全以降水集中度为主导;由于流域径流对降水变化的响应存在滞后性,径流集中期往往大于降水集中期,短期较小幅度的降水量增加对降水集中期影响显著,而对径流集中期影响有限。[结论] 降水是引起赤水河流域径流集中度/集中期变化的主导因素,而在不同降水量条件下径流系数的变化,是径流集中度/集中期对降水集中度/集中期产生不同响应特征的主要原因。     

西南山地流域林地和草地保护评价研究——以贵州赤水河流域为例

根据贵州境内赤水河流域DEM数据、土壤数据、植被数据,分类提取坡度、坡向、植被覆盖度等评价因子,采用层次分析法对流域林地和草地保护区进行了综合评价。采用相等间隔分类后,将流域林地和草地保护区划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类5个等级。研究得出以下结论:（1）贵州赤水河流域林地和草地保护区综合评价得分为1.20~4.69。（2）贵州赤水河流域中上段林地和草地Ⅴ类保护区面积相对较大,下段Ⅰ类保护区面积相对较大。（3）贵州赤水河流域Ⅰ类保护区标准差椭圆空间分布大致呈现南北方向,Ⅱ类保护区基本无空间方向,Ⅲ—Ⅴ类保护区基本呈现东北—西南方向。（4）相等间隔分类后,贵州赤水河流域林地和草地保护区Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类保护区占比分别为10.34%,31.83%,24.25%,27.02%,6.57%。（5）贵州赤水河流域七星关和仁怀林地和草地保护压力较大,赤水林地和草地保护压力相对较小。     

赤水市生态清洁小流域的建管经验

生态清洁小流域治理是在我国提出生态文明建设的大背景下,结合水生态文明建设实施的一项重要的生态建设工程,旨在通过水土流失治理、生态修复、人居环境改善等多方面的建设和改造,确保项目区农户的生存环境得到改善,为脱贫攻坚奠定良好的基础.贵州省赤水市凤凰沟生态清洁小流域的"W·E·H"治理模式,把赤水河流域的水土保持治理提升到了一个新的高度,具有很好的推广前景.     

流域生态补偿研究的演进与热点分析

[目的] 分析和掌握流域生态补偿研究现状,为完善补偿制度和促进中国流域生态保护与高质量发展提供依据。[方法] 以中国知网CNKI收录的876篇文献为样本,应用CiteSpace可视化软件,结合普赖斯定律、X指数,对作者共现、高频关键词、研究主题聚类等内容进行分析。[结果] 国内流域生态补偿研究主要兴起于2000年,年度发文量整体呈现上升趋势;研究热点与国家政策及流域发展高度耦合,主要包括流域生态补偿标准量化研究、博弈视角下的流域生态补偿主体行为研究、生态保护背景下的流域生态补偿机制研究3方面;按研究主题演进特征可分为初步探索（2007年之前）、快速发展（2007—2017年）、巩固提升（2018—2021年）3阶段,经历了水资源治理背景下的理论分析到补偿标准量化分析的变化;研究对象重点关注长江流域和黄河流域两大水系,干流与重要支流研究交错开展,逐步深化;研究形成了多个科研基础平台,但高产作者和跨部门合作较少。[结论] 中国流域生态补偿领域研究20 a多来已形成了一定的理论体系研究框架,研究主题和热点特色鲜明,研究方法趋于系统化、多样化,未来应理论和应用相结合探讨适合区域特征的动态化、市场化补偿机制。     

新水保法实施以来长江流域监测工作取得新进展

<正>自2011年3月1日新水土保持法施行以来,流域水土保持监测网络得到进一步完善,流域水土保持监测协作网初步建成,各地积极使用新设备、新仪器、新技术探索监测方法和途径,赤水河、丹江口水库水源区水土流失遥感动态监测和国家水土保持重点工程、大型生产建设项目水土保持监测工作有序开展,初步建立了流域和省级水土保持监测数据库,一批监测成果应用于国家水土保持公告和流域水土保持规划等生产实践,为水土流失治理和国家宏观决策提供了依据。     

未来气候情境下渭河流域陕西段非点源污染负荷响应

[目的]在全球气候变暖的背景下,探讨气候条件变化对渭河流域陕西段非点源污染负荷的影响,旨在为流域综合治理措施提供依据,从而缓解气候变化对水环境的不利影响。[方法]基于非点源污染分布式模拟模型(SWAT模型),分别对2020,2030和2050年气温和降雨等气候因子变化下渭河流域陕西段径流及非点源污染负荷进行模拟,探讨了气候变化对该流域径流及水体中氮、磷年均负荷的影响。[结果](1)气候变化对流域径流量影响较大。随着未来气温升高降雨增加的共同作用下,径流量增加;到2050年,在平均气温增加2.2℃,降雨量增加7%的情况下,渭河陕西段径流量将增加11.9%。(2)在未来气候变化的影响下,流域年均总氮负荷增加20.9%;总磷负荷增加13.3%。[结论]未来气温升高和降雨增多的气候变化共同作用下,河道径流量增加,总氮、总磷负荷增多,农业非点源污染问题越来越突出。     

沟道土地整治对不同植被覆盖流域CN值的影响

[目的] 探究黄土丘陵沟壑区沟道土地整治后流域径流曲线数的变化规律,寻求合适的产流参数,为该区沟道土地整治工程安全和巩固生态建设成果提供科学支撑。[方法] 基于流域实体比尺模型分析不同植被覆盖条件下沟道土地整治对流域径流曲线数的影响。[结果] 同一植被覆盖度下,流域径流曲线数随着整治比例的增大而减小;与未整治流域相比,整治比例为20%时的流域径流曲线数减小了6.77;就分段整治比例而言,流域径流曲线数的减小速率随着整治比例的增大呈先增大后减小的趋势,整治比例由0.5%增大至5%时减小速率最大;不同植被覆盖度下,流域径流曲线数均随着整治比例的增大而减小,植被覆盖度为50%时沟道土地整治后流域径流曲线数的减小速率最大;植被覆盖度对沟道土地整治区域的径流曲线数影响显著,同一整治比例下,植被覆盖度每增大1%,沟道土地整治区域的径流曲线数减小0.22。[结论] 沟道土地整治可以改变流域下垫面,对径流曲线数影响显著。     

城镇化背景下中小流域洪水风险研究——以厦门市东西溪流域为例

[目的]以厦门市东西溪流域为例,对城镇化背景下中小流域洪水风险进行评价和研究,为该区有效实施防洪减灾措施提供参考依据。[方法]以GIS空间分析作支持,将暴雨洪水频率分析与平原区洪水淹没模拟计算相结合,基于MIKE21平面二维水动力学模型进行洪水风险分析,对研究区洪水风险程度以及淹没状况进行模拟计算。[结果]绘制出厦门市东西溪流域动态洪水风险图,并根据洪水淹没区内的土地利用等因素的变化等实际情况,调整不同频率洪水淹没范围,实现东西溪流域洪水风险图的实时动态更新。[结论]研究区洪灾风险主要分布在东溪、西溪、汀溪等主干流河段,总体上呈现随着洪水重现期增大,灾害风险由上游向下游,由近岸向远岸不断扩大的趋势。     

黄河流域植被指数对气候变化的响应及其与水沙变化的关系

[目地]研究流域植被对气候变化的响应及其与水沙的关系,为黄河流域生态环境政策调整提供科学依据。[方法]基于归一化植被指数(GIMMS NDVI)、气温、降水和径流量、输沙量数据,利用线性回归和相关分析方法分析了黄河流域NDVI时空变化和对气温与降水的响应,及其与径流量和输沙量关系。[结果]①1982—2015年黄河流域及上、中游流域NDVI均呈显著线性增加趋势,中游流域增速最快,显著增加区域面积也最大。②1982—2015年黄河流域NDVI与年平均气温、年降水量呈显著正相关面积分别占22.39%和21.99%,集中分布在中北部区域。③2000—2015年黄河流域总体和上游流域年径流量均表现出增加趋势,上游和中游流域输沙量呈下降趋势。黄河流域水沙关系变化是多种因素共同作用的结果。[结论]气候变化背景下黄河流域1982—2015年植被总体呈改善趋势,但具有明显空间差异特征,植被变化与河流径流和输沙变化关系尚待进一步研究。     

1961-2013年新疆博斯腾湖流域风速和日照时数变化特征

[目的]研究新疆博斯腾湖流域风速和日照时数的变化,为该流域工农业生产、生态环境建设等提供科学的气候变化背景.[方法]采用常规统计方法、M-K突变检验以及小波分析等方法,对1961 2013年新疆博斯腾湖流域4个气象站逐日平均风速和日照时数资料进行分析.[结果]近53 a来博斯腾湖流域平均风速呈明显的减小趋势,平均每10 a减小0.092m/s;空间分布上除冬季外,均表现为湖周边平原、盆地地区变化幅度大,北部、西北部山区变化幅度小,冬季恰好相反.该区年均日照时数也呈明显的减少趋势,平均每10 a减少59.11 h,1985/1986年发生突变;流域北部地区变化幅度较大,南部地区变化幅度较小.[结论]该区域风速和日照时数之间相关性较好.     

基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究

为定量分析土地利用类型变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过分析丹江流域近20年来的土地利用变化,并设置3种不同土地利用情景模式,探究了土地利用类型对流域径流的影响作用。结果表明:SWAT模型率定期和验证期的决定性系数R²和纳什效率系数NS分别为0.8,0.73和0.86,0.78,适用于丹江流域径流模拟。2000—2020年,丹江流域土地利用变化引起的径流变化为-0.18%; 情景1中,把林地、草地全变为耕地的情况下,模拟的年均径流变化率为61.65%,情景2中,把耕地和草地全转换为林地的情况下,模拟的年均径流变化率为-12.69%,情景3中,把耕地和林地全转换为草地的情况下,模拟的年均径流变化率为24.24%。耕地对径流深度的影响系数为0.26 mm/hm²,林地对径流深度的影响系数为-13.35 mm/hm²,草地对径流深的影响系数为-0.01 mm/hm²。由此得出,耕地对产流起促进作用,草地和林地对产流起抑制作用。为维护丹江流域生态环境,增强丹江流域径流供给,应科学开发耕地资源。     

基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测

[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R²和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.877 4,Kappa系数为0.802 1,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km²,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km²;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河...     

重庆龙溪河流域水生态系统服务时空演变及对土地利用变化响应

探究区域水生态系统服务时空变化状况及其与土地利用的关系,有利于区域水生态环境保护和国土资源合理开发利用,帮助决策者通过合理的土地利用方式提高区域生态系统服务能力,平衡区域生态功能与农业生产功能。选择位于长江上游重要生态屏障的重庆市龙溪河流域作为研究对象,利用InVEST模型,对龙溪河流域近20年产水、水质净化、土壤保持服务等水生态系统服务的时空变化特征和其受不同土地利用类型的影响进行了研究。结果表明:(1)近20年龙溪河流域水生态系统服务总体呈增强变好的趋势,但存在一定的空间差异性。虽然产水与水源涵养服务在整个流域空间上相差不大,但水质净化服务在流域林地密集区较场镇和工业集聚区强,土壤保持服务在流域中部南北向水域、建设用地、农地集中区较流域东西两侧坡地强。(2)不同土地利用类型对流域水生态系统服务贡献呈现较大差异性。产水服务由强到弱表现为耕地>林地>建设用地>草地>水域,水源涵养能力表现为耕地>草地>水域>林地>建设用地,水质净化服务表现为林地>草地>建设用地>耕地>水域,土壤保持服务表现为水域>建设用地>耕地>林地>草地。(3)为平衡供给与调节服务,宜以乡镇为单元将龙溪河流域划分为生态修复区、农业生产区、城镇发展区,并针对各分区采取相应生态措施。     

黄土山丘区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长河流域为例

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）2005-2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移。（2）2005-2015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3 509万元减少到2015年的3 485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信。（3）2005-2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005-2010年净减少了6.28万元,2010-2015年净减少了19.38万元。     

延河流域土地利用空间格局模拟对比研究

为探究延河流域土地利用演变规律及未来空间格局分布,基于延河流域1986年、2000年和2010年3期土地利用数据,利用土地利用空间转移动态图及土地利用转移面积矩阵等方法,分析了延河流域1986—2010年土地利用/覆被变化的时空规律; 运用Logistic-CA-Markov模型和MCE-CA-Markov模型分别预测了2030年延河流域土地利用空间格局,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明:延河流域1986—2010年耕地降幅最为明显,减少了557.10 km²,主要转为草地、林地和建设用地; 林地和草地面积持续增加,建设用地扩张迅速,分别增加了378.34,136.97,48.17 km²,水域及未利用地面积总体变化不大,生态恢复政策是影响延河流域土地利用变化的主要因子。Logistic-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地和草地减少明显,建设用地和林地则增幅较大,流域经济发展需求较高,这种情况下应准确把握地区经济发展与资源利用的关系,根据区域特点因地制宜制定适合当地发展的政策。而MCE-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地、林地、水域及建设用地均有增加,且耕地增幅最明显,这种利用结构表明流域经济发展相对较缓,实现了对流域环境的保护,但应积极探索土地利用新结构,最大限度发挥资源优势,从而实现流域经济与环境的可持续性发展。     

基于SWAT模型的南渡江流域土地利用/覆被变化的径流响应

为了探究热带岛屿性流域土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)的水文效应,以海南岛典型热带岛屿性流域南渡江流域为研究区,构建本地化SWAT模型,模拟流域水文过程及其对LUCC的响应,揭示流域径流的变化规律,对比不同土地利用类型的水文过程及调蓄能力,探讨了典型热带岛屿性流域LUCC的径流效应。结果表明:SWAT模型在南渡江流域的适用性良好,径流模拟对植被蒸散发、产生径流的坡面状况、土壤状况和地下水过程较敏感。不同土地利用类型对流域的产流贡献顺序为耕地>其他林地>橡胶林地; 耕地产流能力最强,其他林地和橡胶林地具有一定的截流蓄水作用。综上所述,与1990年相比,2015年南渡江流域河流径流量减少,流域LUCC导致的地表径流减少是河流径流量减少的直接原因,而蒸散发加剧是地表径流减少的主要原因。     

黄土沟壑区采煤塌陷地不同土地利用类型土壤性质损害特征

  目的  探究半干旱榆神府矿区采煤塌陷地不同土地利用类型地表土壤损害程度和机理。  方法  选择榆神府矿区黄土沟壑地貌下林地、耕地、园地和草地4种不同土地利用类型,分析地表塌陷前后土壤物理、化学和生物学性质的变化特征,通过主成分分析和排序探讨采煤塌陷对不同土地利用类型土壤性质的影响。  结果  4种土地利用类型地表塌陷1 ~ 2年内土壤性质均朝着水分、养分减小的方向发展,但不同土地利用类型塌陷地土壤损害特征具有明显差异,其中草地的土壤机械组成和养分含量、林地的速效养分特征、园地的砂粒含量各自变化较显著;土壤机械组成、有机质和水分含量是影响榆神府矿区土壤质量变化的关键因子;在矿区损害地土壤系统修复过程中,除必要的塌陷地充填外,草地还需采取人工施肥、补水和微地形改造等措施,林地还需施加氮磷肥辅以相应的微生物菌剂,园地和耕地损害较小可减小人工干预。  结论  半干旱或干旱区煤炭开采塌陷地在生态修复过程中,针对不同土地利用类型土壤损害程度与成因采取对应的恢复措施,有利于矿区生态环境高效和高质量恢复。     

基于子流域土地覆被变化的产流产沙效应模拟

应用分布式水文模型SWAT进行了晋江西溪流域1985和2001年两期土地覆被条件下的产流产沙模拟,分别从整个流域尺度和子流域尺度定量分析了不同土地覆被类型的水文效应。结果表明,土地覆被变化对于整个流域产流量影响不大,对产沙量影响显著。不同子流域的产流产沙变化分析结果表明,其他条件相同的情况下,林地相对于其他土地覆被类型具有明显的减水减沙作用,其次是园地,再者是耕地和草地。建设用地在各土地覆被类型中增水增沙作用最为显著。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。