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《浙江农林大学》 2018年
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基于InVEST模型的水库集水区水源涵养功能现状及优化研究

邱问心  
【摘要】:本研究以浙江省临安市水涛庄水库集水区为研究范围,分别利用水量平衡公式、综合蓄水法和InVEST模型对研究区水源涵养功能进行评价,并对模型的可行性进行验证。基于InVEST模型对浙江省临安市水涛庄水库集水区水源涵养功能分析的基础上,利用研究区内水源涵养能力较好的林型替换较差的林型,在综合对比各类替换模式后,进而提出提升研究区森林水源涵养功能的优化方案。得到主要结论如下:(1)研究区总面积为5756.04hm~2,森林面积为5362.83hm~2,研究区森林可分为山核桃林、油茶林、毛竹林、高节竹林、马尾松林、杉木林、金钱松林、麻栎林、短柄枹栎林、青冈栎林、马尾松白栎短柄枹栎混交林(针阔混交林)共11种类型;根据坡度分级可将研究区分为平(0°-5°)、缓(5°-15°)、斜(15°-25°)、陡(25°-35°)、急(35°-45°)、险(45°≤)六个坡度级。(2)基于出入库水量监测数据计算得出研究区2015年水源涵养总量为2 738.31×10~4m~3;基于综合蓄水法计算的研究区森林水源涵养量为3 425.12×10~4 m~3,其中林冠层截留量为1 307.55×10~4 m~3,占总量的38.18%;枯落物截留量为9.17×10~4 m~3,占总量的0.28%;土壤层水源涵养量为2 108.41×10~4 m~3,占总量的61.56%。因此,土壤层在森林水源涵养的过程中占主体地位。基于InVEST模型模拟的研究区水源涵养量为3 193.90×10~4 m~3,森林水源涵养量为3 189.73×10~4 m~3,年水源涵养量占研究区年降水量的31.35%,水源涵养能力较好。(3)基于InVEST模型对研究区水源涵养功能进行评价,研究区平均水源涵养深度为594.82mm,其中以针阔混交林的水源涵养能力最好,为902.79mm。不同森林类型在不同坡度级上的平均涵养深度均随坡度的增加而减小在平坡(0°-5°)上达到最大。(4)影响研究区水源涵养功能的环境因素主要可以概括为下垫面特征和气候因素这两大类,气候因素中潜在蒸散量对研究区水源涵养功能的影响最大,而下垫面特征中土壤饱和导水率为主要影响因素。因此,通过森林植被的调整从而改善林下土壤情况,可以有效提高区域水源涵养功能。(5)通过对比2015年基于出入库水量监测数据计算的水源涵养量和基于InVEST模型得出的水源涵养量,得出InVEST模型水源涵养模块模拟的精度为83.36%。表明InVEST模型在计算区域整体水源涵养量上具有较高的模拟精度。基于综合蓄水法计算的森林水源涵养量与InVEST模型模拟值相比,精度为91.27%;对各林型水源涵养量而言,模型模拟值的平均精度为89.86%;以55个样地水源涵养量的实测值,对InVEST模型模拟结果进行检验,模拟值对实测值的回归方程为y=0.8682x+172.14,R~2为0.63,模型模拟精度达74.15%;马尾松白栎短柄枹栎混交林的单位面积水源涵养量为最大,青冈栎林次之,油茶林最小。因此可以认为InVEST模型在模拟各林型水源涵养功能方面亦具有较高精度。(6)利用InVEST模型对研究几种优化模式进行模拟分析,经模拟比较,在满足研究区居民现有森林经营基础上,将研究区16°-35°坡度级上除针阔混交林和阔叶林以外的森林类型全部替换成针阔混交林,研究区森林水源涵养功能可提升41.07%。通过多种方法对研究区水源涵养功能的评价,验证了InVEST模型的可行性并阐明了影响区域水源涵养功能的环境因子。在此基础上提出区域水源涵养功能的优化模式,为指导浙江乃至亚热带地区的水源涵养功能现状及优化的研究提供了理论参考及依据。
【学位授予单位】:浙江农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S715

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