基于BASINS系统的LUCC水文效应对比分析 ——以河北太行山区子牙河和大清河流域为例

基于BASINS系统的LUCC水文效应对比分析 ——以河北太行山区子牙河和大清河流域为例

论文摘要

水文效应作为土地利用/覆被变化的重要环境效应之一,已成为国际土地利用/覆被变化研究的热点领域。土地利用/覆被变化改变了地表蒸发、土壤水分状况及地表覆被的截留量,影响地表径流的初始条件,从而使流域的水文过程发生变化,这种累积性的变化影响到流域水循环。河北太行山区属于典型的生态脆弱区,水资源矛盾和环境问题非常突出。目前,蓄水量减少、生态恶化是山区水资源与水安全研究亟待解决的关键问题。本论文以河北省自然科学基金项目“河北太行山区土地利用/覆被变化对水循环影响机制与优化模式研究”(项目编号:403163)为依托,开展山区土地利用/覆被变化的水文效应研究,为山区水资源的可持续利用提供理论依据,为水资源节约利用及生态保护提供参考。基于研究区1987年和2000年两期遥感数据资料,利用GIS手段和统计方法,对比分析了河北太行山区子牙河流域和大清河流域土地利用/覆被时空动态变化;再利用BASINS3.1系统分别模拟了两个山区流域土地利用/覆被变化的水文效应,即全林、全草、无植被三种不同情景下地表径流量和蒸发量的变化,以及1980年和1990年土地利用状况对地表径流量和蒸发量等水循环要素的影响,从而针对两个山区流域水循环要素的变化情况提出宏观调控建议。主要研究结果为:(1)子牙河山区流域1987~2000年土地利用类型以耕地为主,其次是草地和林地,大清河山区流域1987~2000年耕地、草地和林地三者所占面积达到90%以上。两个山区流域变化趋势的相同之处为:耕地、草地明显下降,林地、建设用地明显增加,水域和未利用地变化不明显;不同之处为:变化的幅度、速度以及各地类之间的相互转换存在差异。(2)运用BASINS3.1系统模拟分析了研究区地表径流量、蒸发量等水循环要素的变化情况。结果表明,分别设定研究区全部为林地、草地、无植被三种土地覆被情景与1980年代土地覆被情景相比较,得出地表径流量的变化情况为:无植被情景下地表径流量增加,草地和林地情景下地表径流量均减少,三种设定情景对地表径流量的影响程度均不相同;蒸发量的变化情况为:林地情景下蒸发量增加,草地和无植被情景下蒸发量均减少,三种设定情景对蒸发量的影响程度也存在差异;再比较两个山区流域1980年代和1990年代实际覆被下的地表径流量和蒸发量得出,子牙河山区流域的地表径流量和蒸发量的变化程度均大于大清河山区流域。针对上述两个山区流域地表径流量和蒸发量的变化分析,因地制宜提出了不同建议。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 第一节 问题的提出
  • 第二节 国内外水文科学的理论研究进展
  • 1. 国外研究进展
  • 2. 国内研究进展
  • 第三节 水文效应研究方法的发展
  • 1. 传统的水文效应研究方法
  • 2. 现代水文模型研究方法
  • 第二章 研究方案设计
  • 第一节 研究内容
  • 第二节 研究方法和技术流程
  • 1. 主要研究方法
  • 2. 技术流程
  • 第三节 BASINS3.1 系统介绍
  • 1. BASINS3.1 简介
  • 2. SWAT 模型介绍
  • 3. GENSCN 模型简介
  • 第四节 数据采集
  • 1. 图件资料
  • 2. 数据资料
  • 第三章 研究区下垫面特征对比
  • 第一节 研究区概况比较
  • 1. 研究区范围
  • 2. 自然环境
  • 3. 社会经济环境
  • 第二节 土地利用/覆被时空动态变化对比分析
  • 1. 土地利用变化幅度
  • 2. 土地利用类型变化速度
  • 3. 土地利用转移矩阵
  • 第四章 BASINS 系统运行及检验
  • 第一节 BASINS 系统数据库构建
  • 1. 划分子流域
  • 2. 确定水文响应单元
  • 第二节 SWAT 模型运行及结果
  • 1. 气象数据的输入
  • 2. 模拟方法的选择
  • 3. 模拟运行及参数率定
  • 第三节 模拟结果精确度分析
  • 1. 观测结果和分析
  • 2. 模拟结果评估
  • 第五章 LUCC 水文效应的对比分析
  • 第一节 影响流域水循环的因素分析
  • 1. 影响水循环因素的定性分析
  • 2. 影响水循环因素的定量分析
  • 第二节 不同情景下地表径流量对比分析
  • 1. 流域一地表径流量的变化
  • 2. 流域二地表径流量的变化
  • 3. 两者地表径流量变化的对比分析
  • 第三节 不同情景下蒸发量对比分析
  • 1. 流域一蒸发量的变化
  • 2. 流域二蒸发量的变化
  • 3. 两者蒸发量变化的对比分析
  • 第四节 不同时期地表径流量对比分析
  • 第五节 不同时期蒸发量对比分析
  • 第六节 建议
  • 第六章 结论与展望
  • 第一节 研究结论
  • 第二节 今后研究设想
  • 参考文献(REFERENCES)
  • 致谢
  • 相关论文文献

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