【作者】 郭华
【关键词】 土地覆被变化 径流 鄱阳湖流域 气候变化 土壤 信江流域
【导师姓名】姜彤
【学位名称】博士
【学位年度】2007
【授予单位】中国科学院南京地理与湖泊研究所
【分类号】 P942;|P331.3;|P344
【录入时间】2017-05-14
【全文传递】获取全文
【摘要】气候变化和土地覆被变化的影响可改变水资源的自然循环规律，加剧资源环境与社会经济发展之间的矛盾。以变暖为主要特征的气候变化及日益加强的土地覆被变化有可能会加剧水循环过程，改变区域降水量和降水分布格局，增加降水极端异常事件的发生，进而使洪灾、旱灾的频率和强度增加。鄱阳湖作为长江流域最重要的通江湖泊之一，与长江进行着复杂的水文交互作用。该流域是一个完整的山、江、湖为一体的核心一边缘结构流域系统，赣江、抚河、信江、饶河、修水由南、东、西向北注入鄱阳湖。由于其特殊的地理环境及气候变化的大背景，该流域降水时空分布不均，形成其特有的水文变化特征，加之强烈的土地覆被因素叠加，水循环非常复杂，近50年来洪旱灾害频繁发生。研究气候变化及土地覆被变化对鄱阳湖流域径流的影响对于认识人类活动(合理利用土地)对水循环的影响，确定现代水管理理念，建立合理的管理体制，具有十分重要的战略和现实意义。 本文首先采用1950s-2002年气温、降水、蒸发和径流资料分析鄱阳湖流域气候及径流变化趋势特点，以此寻找出对气候变化及土地覆被变化的影响最为敏感的地区—信江流域。进而用信江流域DEM、土壤、2000年土地利用资料及近50年气象、水文资料结合SWAT模型模拟并分析在不同气候和不同土地覆被情景下径流的产生及变化，从而对气候及土地覆被变化对径流的影响进行了进一步研究，得到如下主要结论： (1)综合1950s-2002年气温、降水、蒸发三个气候要素年和季节序列的趋势变化特征，发现：年降水量(增加)、年气温(升高)和年蒸发量(减少)均在1990年左右发生显著变化，1990s距平分别为201mm，0.38℃和-43mm：而4-9月降水量变化、7-9月及年蒸发量变化除了1990s初之外，还在1960s中后期至1970s初有一次突变。夏季温度的降低、降水量的显著增加，增强了夏季蒸发量下降的显著性。暴雨频率显著增加是4-9月降水量增加的主要原因。1990s气温的升高、降水量和暴雨频率的增加，以及蒸发量的下降加强了流量的增加趋势。 在空间分布上，饶河流域和信江流域是1950s-2002年间鄱阳湖流域气候变化最为显著的地区。 (2)分析1950s-2002年的径流系数变化特征，多年平均径流系数较大的是饶河流域和信江流域，分别达到0.636和0.612，最小的是抚河流域(水资源利用程度最高)，只有0.471。与气候的年代际变化相应，径流系数在1990年前后及1960s中后期发生显著增加。季节变化中，7-9月的径流系数与降水量、蒸发量以及气温的变化趋势最为吻合。这些变化特征反映出：近50a来气候变化对径流的影响非常显著，降水量变化是主要的影响因素。 (3)信江流域是鄱阳湖流域近50a来，气候及土地覆被变化较大，且其径流对此变化较为敏感的典型流域。信江流域气候变化及土地覆被变化对其径流的影响主要有以下特点：①气候变化是影响径流的决定性因素，明显大于土地覆被变化的作用。在土地覆被极端情景下，就年平均流量变化而言.气候变化的贡献率大致占97％，而土地覆被变化的影响仅为3％左右。但是由于植被覆盖度随季节的变化以及1-6月与7-12月的流量变化方向相反，实质上土地覆被变化的影响在汛期要远比年平均和枯水期大得多，汛期气候变化与土地覆被变化的影响大致分别为88％、12％，枯水期大致为98％、2％。②土地覆被变化对流量的影响在季节上相对年平均来说更为明显，特别是7-9月的流量对于土地覆被变化最为敏感，变化率最大；但是由于4-6月是集中降水期，因此4-6月仍然是流量变化量最大的季节。信江流域的汛情重于旱情，不合理的土地覆被的变化可使汛期更涝，也可使枯期更旱。③在干气候下，土地覆被变化对流量的影响要比在湿气候下强。当气候和土地覆被同时发生变化，其对流量的影响大于由气候变化或由土地覆被变化各自引起的变化。 (4)本研究中得到的土地覆被变化对流量的影响很小，主要有以下几方面原因：①各季节流量变化方向不同，体现在1-6月与7-12月流量变化的异向性，相互抵消后得到的年平均流量没有显著变化。②气候和土壤是影响流域水量平衡的关键。不同的土地覆被类型，他们与当地土壤及气候不断地进行交互、适应，有可能产生相应类型的土壤特性。不同水文特性的土壤会对水文过程产生不同的影响，所以由土地覆被引起的土壤属性的空间变化会影响水文过程的空间分布。而在模型中，虽然土地覆被变化了，但是土壤属性仍然保持不变，这使土地覆被 对径流的影响不能完全从模拟中得到。研究与土地覆被变化相应的土壤属性变化对径流的影响是将来研究的重点。...
【全文】气候变化和土地覆被变化的影响可改变水资源的自然循环规律，加剧资源环境与社会经济发展之间的矛盾。以变暖为主要特征的气候变化及日益加强的土地覆被变化有可能会加剧水循环过程，改变区域降水量和降水分布格局，增加降水极端异常事件的发生，进而使洪灾、旱灾的频率和强度增加。鄱阳湖作为长江流域最重要的通江湖泊之一，与长江进行着复杂的水文交互作用。该流域是一个完整的山、江、湖为一体的核心一边缘结构流域系统，赣江、抚河、信江、饶河、修水由南、东、西向北注入鄱阳湖。由于其特殊的地理环境及气候变化的大背景，该流域降水时空分布不均，形成其特有的水文变化特征，加之强烈的土地覆被因素叠加，水循环非常复杂，近50年来洪旱灾害频繁发生。研究气候变化及土地覆被变化对鄱阳湖流域径流的影响对于认识人类活动(合理利用土地)对水循环的影响，确定现代水管理理念，建立合理的管理体制，具有十分重要的战略和现实意义。 本文首先采用1950s-2002年气温、降水、蒸发和径流资料分析鄱阳湖流域气候及径流变化趋势特点，以此寻找出对气候变化及土地覆被变化的影响最为敏感的地区—信江流域。进而用信江流域DEM、土壤、2000年土地利用资料及近50年气象、水文资料结合SWAT模型模拟并分析在不同气候和不同土地覆被情景下径流的产生及变化，从而对气候及土地覆被变化对径流的影响进行了进一步研究，得到如下主要结论： (1)综合1950s-2002年气温、降水、蒸发三个气候要素年和季节序列的趋势变化特征，发现：年降水量(增加)、年气温(升高)和年蒸发量(减少)均在1990年左右发生显著变化，1990s距平分别为201mm，0.38℃和-43mm：而4-9月降水量变化、7-9月及年蒸发量变化除了1990s初之外，还在1960s中后期至1970s初有一次突变。夏季温度的降低、降水量的显著增加，增强了夏季蒸发量下降的显著性。暴雨频率显著增加是4-9月降水量增加的主要原因。1990s气温的升高、降水量和暴雨频率的增加，以及蒸发量的下降加强了流量的增加趋势。 在空间分布上，饶河流域和信江流域是1950s-2002年间鄱阳湖流域气候变化最为显著的地区。 (2)分析1950s-2002年的径流系数变化特征，多年平均径流系数较大的是饶河流域和信江流域，分别达到0.636和0.612，最小的是抚河流域(水资源利用程度最高)，只有0.471。与气候的年代际变化相应，径流系数在1990年前后及1960s中后期发生显著增加。季节变化中，7-9月的径流系数与降水量、蒸发量以及气温的变化趋势最为吻合。这些变化特征反映出：近50a来气候变化对径流的影响非常显著，降水量变化是主要的影响因素。 (3)信江流域是鄱阳湖流域近50a来，气候及土地覆被变化较大，且其径流对此变化较为敏感的典型流域。信江流域气候变化及土地覆被变化对其径流的影响主要有以下特点：①气候变化是影响径流的决定性因素，明显大于土地覆被变化的作用。在土地覆被极端情景下，就年平均流量变化而言.气候变化的贡献率大致占97％，而土地覆被变化的影响仅为3％左右。但是由于植被覆盖度随季节的变化以及1-6月与7-12月的流量变化方向相反，实质上土地覆被变化的影响在汛期要远比年平均和枯水期大得多，汛期气候变化与土地覆被变化的影响大致分别为88％、12％，枯水期大致为98％、2％。②土地覆被变化对流量的影响在季节上相对年平均来说更为明显，特别是7-9月的流量对于土地覆被变化最为敏感，变化率最大；但是由于4-6月是集中降水期，因此4-6月仍然是流量变化量最大的季节。信江流域的汛情重于旱情，不合理的土地覆被的变化可使汛期更涝，也可使枯期更旱。③在干气候下，土地覆被变化对流量的影响要比在湿气候下强。当气候和土地覆被同时发生变化，其对流量的影响大于由气候变化或由土地覆被变化各自引起的变化。 (4)本研究中得到的土地覆被变化对流量的影响很小，主要有以下几方面原因：①各季节流量变化方向不同，体现在1-6月与7-12月流量变化的异向性，相互抵消后得到的年平均流量没有显著变化。②气候和土壤是影响流域水量平衡的关键。不同的土地覆被类型，他们与当地土壤及气候不断地进行交互、适应，有可能产生相应类型的土壤特性。不同水文特性的土壤会对水文过程产生不同的影响，所以由土地覆被引起的土壤属性的空间变化会影响水文过程的空间分布。而在模型中，虽然土地覆被变化了，但是土壤属性仍然保持不变，这使土地覆被 对径流的影响不能完全从模拟中得到。研究与土地覆被变化相应的土壤属性变化对径流的影响是将来研究的重点。