北江流域土地利用/覆盖变化对水文过程影响研究
发布时间：2021-04-14 19:35
随着社会经济的快速发展,土地利用也发生了剧烈转变。通过采集北江流域2000年和2015年的土地利用/覆盖数据（L1和L2）,基于2000年的土地利用情况,假设农业用地被建设用地取代（S1）和农业用地被森林取代（S2）两种极端土地利用情景;并构建分布式水文模型,研究了不同土地利用/覆盖对水文过程的影响。结果表明:农业用地和森林转换为建设用地,导致了径流、产水量和地表径流的增加,以及侧流量、地下水含量和蒸发量的减少;S1是L2情景的极端假设,因此各水文成分相对于L2情景变化更为明显,而S2情景相对于S1情景下的水文过程变化效果相反。不同土地利用情景下的水文响应表明,城市化以及退耕还林导致的土地利用变化都会对水文过程造成巨大影响。
【文章来源】：人民长江. 2020,51(08)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
北江流域示意
土地利用是SWAT模型中的重要组成部分,也是人类活动改变水文环境的间接载体,因此土地利用变化对水文环境的影响是至关重要的。研究土地利用变化对水文过程的影响是水文模型研究发展的趋势之一。本文收集了2000年和2015年的土地利用(L1和L2),并在2000年的土地利用基础上,假设了两种极端土地利用情景(S1和S2),来定量分析土地利用变化对北江流域水文过程的影响,4种不同的土地利用变化如图3所示。由表1可知:2000年和2015年的土地利用类型都是以森林为主,森林面积分别占总流域面积的65.47%和63.16%,相比原来减少了约3.5%;其次是农业用地,在2000年占22.29%,在2015年占21.30%,相比原来减少了约4.45%;草地和水域面积变化不大;而建设用地在2000年占比为3.96%,在2015年占比为7.23%,相比原来增加了82.93%。2000年和2015年的土地利用变化表明,城市扩张是土地利用变化的主要因素,城市的扩张也符合该地区的经济增长水平。根据未来土地利用发展的情况,本文采用了极端土地利用法假设了两种土地利用情况,考虑到未来城镇化的发展和退耕还林政策的实施,将农业用地全部转换为建设用地的情景记为S1,将农业用地全部转换为森林的情景记为S2。其中S1情景的森林面积比例为65.47%,草地为5.90%,水域为2.38%,建设用地为26.25%;S2情景的森林、草地、水域和建设用地所占比例分别为87.76%,5.90%,2.38%和3.96%(见图2)。
表2 SWAT模型校准与验证结果Tab.2 The result of SWAT model calibration and validation 时期 评估结果 NSE R2 PBIAS 校准期(1992～1999年) 0.86 0.86 3.6 验证期(2000～2009年) 0.90 0.87 5.5在假设的土地利用情景中,S1情景由于农业用地被建设用地所取代,导致降雨无法渗入到土壤中,因此S1情景比其他的情景的地表径流要高,此外地表径流在6月份达到峰值,表明在6月份北江流域出现了强降雨,总体上地表径流的值是S1>L2>L1>S2(表3)。如图5(b)所示,径流量在6月份也有明显差别,但在其他月份差别并不明显,通过表3可知,S1情景下的流量最大,表明建设用地取代农业用地对地表径流和流量的影响是呈正相关的。产水量变化不大,总体上产水量的值S1>L2>L1>S2,产水量与地表径流和流量有相同的变化趋势,S1情景中建设用地的增加导致了产水量、地表径流和流量的增加[12],而S2情景中森林面积的增加导致了3者都减少。而侧流量呈现相反的趋势,在S1情景中侧流量最小,地下水含量在S1情景下也是最小的,说明城市扩张对于侧流量和地下水含量具有抑制作用。蒸发量基本上没有变化,如图5(f)所示,但从表3可知,在农业用地被森林所取代的S2情景下,蒸发量是最大的。总体而言,在城市扩张的过程中,不透水地面面积的不断增加,导致地表径流、产水量、径流的增加,而地下水含量、侧流量减少,而退耕还林却是相反的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用变化对牤牛河流域径流的影响[J]. 王潺,杨国范,林茂森. 人民长江. 2017(08)
[2]人类活动影响下的北江流域径流变化特征及其变异性分析[J]. 李艳,张鹏飞. 水资源与水工程学报. 2014(02)
[3]应用SWAT模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响[J]. 郭军庭,张志强,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生态学报. 2014(06)
[4]珠江上游流域近55年气温变化特征分析[J]. 张峰,雷晓辉,蒋云钟,白建锋. 水资源与水工程学报. 2012(02)
[5]基于SWAT模型的湘江流域土地利用变化情景的径流模拟研究[J]. 罗巧,王克林,王勤学. 中国生态农业学报. 2011(06)
[6]东江流域典型子流域土地利用/覆被变化对地表径流影响[J]. 杨宏伟,许崇育. 湖泊科学. 2011(06)
[7]极端土地覆被情景下的水文响应模拟[J]. 翟春玲,余钟波,杨传国,鞠琴. 中山大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]变化环境下北江下游年径流量的加权马尔可夫链预测[J]. 王亚雄,黄淑娴,刘祖发,林凯荣,卓文珊,刘珍珍,徐珲. 生态环境学报. 2011(04)
[9]21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析[J]. 刘纪远,张增祥,徐新良,匡文慧,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,于东升,吴世新,江南. 地理学报. 2009(12)
[10]土地利用/覆被变化对SWAT模型水循环模拟结果的影响研究——以海河流域为例[J]. 欧春平,夏军,王中根,朱新军. 水力发电学报. 2009(04)
本文编号：3137893
【文章来源】：人民长江. 2020,51(08)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
北江流域示意
土地利用是SWAT模型中的重要组成部分,也是人类活动改变水文环境的间接载体,因此土地利用变化对水文环境的影响是至关重要的。研究土地利用变化对水文过程的影响是水文模型研究发展的趋势之一。本文收集了2000年和2015年的土地利用(L1和L2),并在2000年的土地利用基础上,假设了两种极端土地利用情景(S1和S2),来定量分析土地利用变化对北江流域水文过程的影响,4种不同的土地利用变化如图3所示。由表1可知:2000年和2015年的土地利用类型都是以森林为主,森林面积分别占总流域面积的65.47%和63.16%,相比原来减少了约3.5%;其次是农业用地,在2000年占22.29%,在2015年占21.30%,相比原来减少了约4.45%;草地和水域面积变化不大;而建设用地在2000年占比为3.96%,在2015年占比为7.23%,相比原来增加了82.93%。2000年和2015年的土地利用变化表明,城市扩张是土地利用变化的主要因素,城市的扩张也符合该地区的经济增长水平。根据未来土地利用发展的情况,本文采用了极端土地利用法假设了两种土地利用情况,考虑到未来城镇化的发展和退耕还林政策的实施,将农业用地全部转换为建设用地的情景记为S1,将农业用地全部转换为森林的情景记为S2。其中S1情景的森林面积比例为65.47%,草地为5.90%,水域为2.38%,建设用地为26.25%;S2情景的森林、草地、水域和建设用地所占比例分别为87.76%,5.90%,2.38%和3.96%(见图2)。
表2 SWAT模型校准与验证结果Tab.2 The result of SWAT model calibration and validation 时期 评估结果 NSE R2 PBIAS 校准期(1992～1999年) 0.86 0.86 3.6 验证期(2000～2009年) 0.90 0.87 5.5在假设的土地利用情景中,S1情景由于农业用地被建设用地所取代,导致降雨无法渗入到土壤中,因此S1情景比其他的情景的地表径流要高,此外地表径流在6月份达到峰值,表明在6月份北江流域出现了强降雨,总体上地表径流的值是S1>L2>L1>S2(表3)。如图5(b)所示,径流量在6月份也有明显差别,但在其他月份差别并不明显,通过表3可知,S1情景下的流量最大,表明建设用地取代农业用地对地表径流和流量的影响是呈正相关的。产水量变化不大,总体上产水量的值S1>L2>L1>S2,产水量与地表径流和流量有相同的变化趋势,S1情景中建设用地的增加导致了产水量、地表径流和流量的增加[12],而S2情景中森林面积的增加导致了3者都减少。而侧流量呈现相反的趋势,在S1情景中侧流量最小,地下水含量在S1情景下也是最小的,说明城市扩张对于侧流量和地下水含量具有抑制作用。蒸发量基本上没有变化,如图5(f)所示,但从表3可知,在农业用地被森林所取代的S2情景下,蒸发量是最大的。总体而言,在城市扩张的过程中,不透水地面面积的不断增加,导致地表径流、产水量、径流的增加,而地下水含量、侧流量减少,而退耕还林却是相反的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用变化对牤牛河流域径流的影响[J]. 王潺,杨国范,林茂森. 人民长江. 2017(08)
[2]人类活动影响下的北江流域径流变化特征及其变异性分析[J]. 李艳,张鹏飞. 水资源与水工程学报. 2014(02)
[3]应用SWAT模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响[J]. 郭军庭,张志强,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生态学报. 2014(06)
[4]珠江上游流域近55年气温变化特征分析[J]. 张峰,雷晓辉,蒋云钟,白建锋. 水资源与水工程学报. 2012(02)
[5]基于SWAT模型的湘江流域土地利用变化情景的径流模拟研究[J]. 罗巧,王克林,王勤学. 中国生态农业学报. 2011(06)
[6]东江流域典型子流域土地利用/覆被变化对地表径流影响[J]. 杨宏伟,许崇育. 湖泊科学. 2011(06)
[7]极端土地覆被情景下的水文响应模拟[J]. 翟春玲,余钟波,杨传国,鞠琴. 中山大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]变化环境下北江下游年径流量的加权马尔可夫链预测[J]. 王亚雄,黄淑娴,刘祖发,林凯荣,卓文珊,刘珍珍,徐珲. 生态环境学报. 2011(04)
[9]21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析[J]. 刘纪远,张增祥,徐新良,匡文慧,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,于东升,吴世新,江南. 地理学报. 2009(12)
[10]土地利用/覆被变化对SWAT模型水循环模拟结果的影响研究——以海河流域为例[J]. 欧春平,夏军,王中根,朱新军. 水力发电学报. 2009(04)
本文编号：3137893
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