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《河南大学》 2010年
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伊洛河流域景观动态及其径流效应研究

梁国付  
【摘要】: 近年来,景观动态变化及其环境效应引起了人们的广泛关注,在气候和景观动态变化共同作用下,流域水文环境、水文过程及流域生态系统等都会发生重大变化。研究流域景观动态变化和水文变化之间的关系是区域水资源安全问题、环境问题和生态问题研究的重要方面。 本研究以伊洛河流域伊河上游地区为研究区域,在实际调查的基础上,利用遥感和地理信息系统技术,借助系统分析的方法,分析了20世纪80年代以来流域景观动态变化状况,以及各种自然驱动因素和人文驱动因素对景观动态变化的影响。采用整合分析方法,探讨了地理环境因子对景观动态变化的整体作用。利用SWAT水文模型,分析了气候和景观动态变化对流域径流的影响。主要结论如下: (1)研究区域中,林地景观为优势景观类型,占总面积的比例分别为74.15%(2008年)。从1987年到1999年再到2008年,林地、库塘和建设用地景观类型面积表现为持续增加。草地、河流和未利用地景观类型面积表现为持续减少。耕地景观类型面积表现为先增加后减少。 (2)林地的聚集程度和最大斑块指数最高,随着林地面积的增加,集合度指数不断增加,形状指数和分维数减小。草地和未利用地景观类型随着人类的开发利用和改造,集合度指数增加,形状指数和分维数值持续减小。山区农业用地和建设用地的分布相对较为破碎和零散,形状指数比较大,耕地景观类型形状指数先减小后增大。建设用地景观类型更加集中连片,形成大的斑块,集合度指数在增加,分维数值持续减小。 (3)景观动态变化的驱动机制分析表明:景观动态变化受高程、坡度、与居民点中心距离、与景观边缘距离、与道路距离、与河流距离等自然地理环境因素,以及人口、经济和政策等人文社会因素共同作用的影响。景观动态变化与各自然地理环境因素之间相关关系显著。 (4)通过建立模型,整合分析了高程、坡度、与居民点中心距离、与道路距离、与河流距离等自然地理环境因素对景观动态变化的影响。结果表明:在整个地理环境因素影响指数分布区间内,景观动态变化与地理环境因素影响指数基本都有显著相关关系,应用地理环境因素影响指数和地理环境因素影响分布指数可以很好地描述研究区景观动态变化特征。 (5)构建了适合于研究流域的分布式水文模型——SWAT模型。基于地理信息系统技术,建立了伊河上游地区空间数据库和属性数据库。根据流域数字高程模型DEM和水系分布图,由模型自动将流域区划为21个子流域、98个水文响应单元。采用东湾水文站径流数据调整径流敏感参数,对模型进行校准和验证。通过参数调整,模型能够在年、月尺度上较为准确的模拟流域径流变化。年尺度上的径流模拟评价指标Ens在校准期和验证期分别为0.89和0.87,R2为0.923和0.899;月尺度上的径流模拟评价指标Ens在校准期和验证期分别为0.72和0.64,R2为0.801和0.669,模型效率系数满足模型的要求,该模型适合于该研究流域。 (6)气候和景观动态变化对流域径流变化的影响 20世纪80年代以来,年尺度上,景观动态变化在不同阶段都使得平均径流量减小,不同阶段由于气候的变化,减少的程度也不一样。子流域尺度上,耕地面积增加,产流量增加,而林地面积增加,产流量减少。80年代到90年代,气候变化使得年平均径流量减小,而90年代到2000年以后,气候变化使得年平均径流量增加,这与90年代年平均降水量减少,而2000年以后年平均降水量增加密切相关。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P901;P333

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