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《北京林业大学》 2007年
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典型小流域土地利用与气候变异的生态水文响应研究

王盛萍  
【摘要】: 黄土高原区域长期气候干旱、区域水资源短缺、土壤侵蚀严重。在气候变暖以及区域退耕还林还草工程实施的背景下,有效揭示区域土地利用与植被变化以及气候变化的生态水文响应具有重要意义。通过MIKESHE模型的生态水文模拟,比较分析了生态水文条件不同的流域生态水文响应特性,目的旨在深刻区别认识不同流域生态-水文关系,为黄土高原区域生态环境恢复、以及最优水资源规划及管理等提供重要理论依据。 在应用Zhang模型以及Budyko模型等经验模型探讨流域土地利用与气候变化生态水文响应的基础上,转而借助MIKESHE建立黄土高原吕二沟流域和奥地利Seitengraben流域模型对二者进行模拟和评价;通过设置极端土地利用情景、空间配置情景,以及降水减少20%、气温升高2℃的气候变化情景等模拟分析典型小流域土地利用与气候变化的生态水文响应;针对黄土高原吕二沟流域侵蚀严重等独特的生态水文现象,结合MIKESHE模型与MUSLE模型进行土壤侵蚀模拟评价及情景分析。 采用Zhang模型经验模型水文响应分析表明,经验模型模型并未能有效揭示吕二沟流域土地利用变化水文响应;Zhang模型与Budyko模型虽然揭示了气候变化影响的水文响应灵敏度信息,但观测序列气候变异不能完全解释水文变化。定量确定土地利用与气候变化生态水文响应有待于基于物理过程的分布式模型的应用。 MIKESHE模型在黄土高原吕二沟流域与奥地利Seitengraben流域的模拟应用中表现有一定差异:模型基本模拟反映吕二沟流域的降雨-产流过程,校正期与检验期相关系数R分别为0.833和0.630,但精度较低,流量偏差F_(Bal)分别为-40.0%和-17.9%;模型较好反映了Seitengraben流域蓄满产流过程,R分别为0.711和0.785,流量偏差F_(Bal)分别为-1.97%、-3.56%。吕二沟流域约23.5%、18.78%、24.91%、14.8%径流来自于梯田、草地、村庄及非生产用地、以及灌木林,径流过程涨水段主要由上述区域地表径流组成;Seitengraben流域总地表径流中61.7%和37.5%来自于冬作物区域和林地区域;林地较其余土地利用基流补给持续时间长,各各土地利用地表径流与基流季节分布特征基本一致。 极端情景分析表明,Seitengraben流域极端土地利用转变可能引起生态水文响应灵敏度大于吕二沟流域:极端土地利用情景转变引起吕二沟流域和Seitengraben流域蒸发散(占降水量百分比)变化最大分别为2.97%和10.14%,地表径流变化最大分别为3.42%和6.88%,总径流变化最大分别为3.46%和12.6%。空间配置土地利用情景表明:吕二沟流域林地覆盖进一步逐级增加并无显著减少流域产水量;Seitengraben流域林地覆盖每增加10%,模拟径流减少9.5mm。流域二者对降水变化的生态水文响应均较大:降水减少引起吕二沟和Seitengraben流域总径流减少约66.59%~89.40%。吕二沟流域对气温升高水文响应较Seitengraben流域灵敏:气温升高使吕二沟和Seitengraben流域总径流分别减少41.69%~49.83%和3.69%~8.04%。 土壤侵蚀空间动态分布特征表明:流域沟道和沟坡侵蚀产沙占全流域90%左右。流域村庄厂矿和居民用地侵蚀产沙占33%,坡耕地与草地分别占27%和24%。流域无明显侵蚀和轻度侵蚀面积占42%和31.87%。不同情景模拟中用材林较原土地利用的减少效益最显著,约70~1398t/km~2,其次为草地,果园和灌木林减沙效益相当约70~517t/km~2。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P33;X171

【引证文献】
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4 贾燕锋;陕北典型小流域立地—群落—土壤侵蚀量的对应模拟研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2011年
5 叶明武;沿海台风风暴潮灾害复合情景模拟与应急避难研究-以上海为例[D];华东师范大学;2011年
6 尹长林;长沙市城市空间形态演变及动态模拟研究[D];中南大学;2008年
7 卢小慧;应用地表水—地下水耦合模型研究不同尺度的水文响应[D];中国地质大学;2009年
8 孙福宝;基于Budyko水热耦合平衡假设的流域蒸散发研究[D];清华大学;2007年
9 孙艳红;延庆县小流域综合治理模式及效益评价研究[D];北京林业大学;2011年
10 唐丽霞;黄土高原清水河流域土地利用/气候变异对径流泥沙的影响[D];北京林业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 华荣祥;祖厉河典型小流域的面源污染研究[D];甘肃农业大学;2012年
2 张丽娟;基于SWAT模型的红门川流域防护林变化的水文响应研究[D];内蒙古农业大学;2010年
3 王雷;典型小流域石漠化治理模式及示范研究[D];广西师范学院;2011年
4 戴露莹;基于SWAT模型的典型小流域非点源污染控制研究[D];浙江大学;2012年
5 刘颖;贾鲁河流域郑州城市化建设水文响应研究[D];清华大学;2010年
6 陈攀攀;黄土高塬沟壑区典型小流域土地利用格局变化对水土流失的影响研究[D];北京林业大学;2010年
7 孙雅卿;多尺度的三峡库区典型小流域防护林体系优化配置[D];华中农业大学;2012年
8 肖金强;应用分布式流域水文模型MIKESHE研究华北土石山区小流域水文响应[D];北京林业大学;2006年
9 牛存稳;华北地区降水时空变异及其典型流域水文响应[D];武汉大学;2004年
10 肖敏;三峡库区典型小流域坡地土壤营养物含量时空分布特征及潜在流失风险分析[D];重庆大学;2010年
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