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1.
人口增长、气候变化、制度变迁、城市化等均会导致土地利用/覆被的变化,进而引起流域水文过程（截留、入渗、蒸散发和地下水补给等）和水循环过程的改变。当前,由于逐年土地利用/覆被数据获取困难、水文模型本身计算缺陷等问题,所有在流域尺度上开展的借助水文模型进行的土地利用/覆被变化影响下的水文模拟研究都存在一个共同缺点,就是采用的水文模型并不能逐年调用土地利用/覆被数据,即水文模型无法真实体现或模拟土地利用/覆被的时空变化。SWAT作为一个广泛应用的分布式水文模型,在其模拟期内,不能逐年调用土地利用/覆被数据,即在进行水文模拟时忽略了土地利用/覆被时间上的变化,这可能会影响其在土地利用/覆被变化剧烈地区（如黑河中游）的应用。黑河流域是典型的内陆河流域,也是中国西北地区第二大内陆河流域。黑河中游是黑河流域的径流耗散区。本文针对SWAT模型在考虑土地利用/覆被变化时的缺点,对其进行了改进并开发出能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT模型。在土地利用/覆被变化剧烈的黑河中游对SWAT和LU-SWAT模型的径流模拟效果进行比较,发现LU-SWAT模型更适用于黑河中游水循环模拟。 相似文献
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流域水文模型研究的进展 总被引：14，自引：2，他引：12
流域水文模型是对流域上发生的水文过程进行模拟计算的数学模型 ,在水文过程模拟中 ,对流域内的产流 ,坡面汇流以及河道汇流过程的模拟是很重要的。坡面产汇流模型模拟从降水到流域产流和流域坡面汇流的水文子过程 ,河道演进模型模拟河网汇流水文子过程 ,现有的水文模型大多数是没有考虑水文变量和水文参数空间变化的概念性水文模型。随着地理信息技术的发展 ,考虑水文变量和水文参数空间变化的分布式水文模型得到了极大的重视与发展 ,而且 ,遥感技术的发展满足了分布式水文模型对空间信息的需求. 相似文献
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青藏高原兹格塘错流域50年来湖泊水量对气候变化响应的模拟研究 总被引：3，自引：2，他引：1
运用数值模拟建立青藏高原兹格塘错流域土壤、植被、气候等的空间和属性数据库;接着,借助分布式流域尺度水文模型(SWAT模型),对兹格塘错1956—2006年间的流量进行模拟实验;最后,反演50年来兹格塘错流域水文过程,测试流域温度、降水和蒸发组合的敏感因子对湖泊水量变化的效应,探讨50年来湖泊水量对气候变化的响应。模拟实验的边界条件设置为自然地形、土壤、植被覆盖,其中土壤资料包括有机质含量、粒径等理化参数。模拟结果表明:兹格塘错的年平均流量为6.3m3/s,流量高峰集中在8月至10月,并且由于融雪补给的关系,3月出现另一个流量高峰;模拟结果与遥感解译所得到的结果吻合较好。敏感实验表明:兹格塘错流域内温度、降水和蒸发组合的敏感因子实验具有高原特征,即高原湖泊的水文过程和湖泊流量变化有着较为敏感的响应关系;兹格塘错流量受降水的影响最大,随着降水的增加,流量有所增加;在温度升高的情况下,流域蒸发量增加速度大,兹格塘错流量增加的效应不明显,而在冷湿模式下,流域蒸发量降低,兹格塘错流量增加显著。 相似文献
4.
经典的Vensim模型采用2个平行线性水箱来模拟岩溶水文系统中的慢速流和快速流, 很难模拟岩溶水文系统内的非线性水文过程。提出一种改进的R-Vensim模型, 将Vensim中的一个水箱改为非线性水箱, 同时进一步考虑不同水文条件下降雨分配系数的变化, 用于模拟岩溶含水层中存在的非线性水文过程。2个模型被用于模拟丫吉试验场的S31岩溶泉, 模拟结果表明R-Vensim能更好地模拟不同降雨条件下岩溶泉水文动态过程, 而Vensim总是低估暴雨下的流量峰值和高估低强度降雨下的流量峰值。研究区岩溶水文系统中慢速流呈现强烈的非线性, 而快速流更接近于线性过程, 2个模拟时段内78.5%和68.4%的泉流量来源于非线性水箱。研究结果表明模型中考虑非线性水文过程对于岩溶泉流量尤其低流量过程的精准模拟十分重要。 相似文献
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对河道汇流过程进行模拟可为洪水灾害预警预报提供参考。利用水力水文学方法能很好地模拟河道汇流过程,但需要输入的参数多,运算过程复杂,对数据精度要求高,而且在无资料区流域无法确定河道上断面流量情况下,该方法具有一定局限性。本文将元胞自动机模型与水文模型相结合,构建了河道汇流过程中的元胞自动机模型和产流汇流规则。通过建立河道坡面拓扑关系,利用SCS-CN（Soil Conservation Service-Curve Number）模型逐个计算河道元胞上的坡面入流,并利用曼宁方程模拟河道汇流过程,最后在ArcEngine平台下进行二次开发,实现了河道汇流可视化。本文以厦门市茂林溪流域为研究区,对1997年5月6日至7日的一场降雨进行了模拟。将本文模拟结果与该流域其他学者的研究进行了对比分析,结果表明在输入数据与水文模型参数相同的情况下,本文不仅模拟出每次降雨间隔产生的较小洪峰,并且整场降雨产生的最大洪峰流量精度与时间精度均提高了5倍,可以更准确地模拟河道汇流过程,适用于河道汇流可视化,该模拟可以为洪水灾害预警预报提供一定参考。 相似文献
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我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1:1和4:1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3) gC/m2/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。 相似文献
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洪水研究包括径流与淹没两种模式。为了探究流域降雨产汇流与淹没情况、提高洪水预报精度,本研究在传统流域水文模型的基础上耦合二维水动力学模型,建立水文-水动力耦合模型。以我国吉林温德河流域为研究实例,模拟了2017年“7·13”洪水在下游口前镇所处子流域洪水淹没过程。首先对基础数据进行预处理,建立HEC-HMS水文模型并进行参数优化后,最终获得流量过程水文结果作为水动力学模型边界条件,之后建立HEC-RAS二维水动力学模型对重要子流域进行淹没模拟。耦合模型计算结果显示,水文模型经多参数优化流量模拟的NSE系数为0.988,水动力计算最大淹没水深达9.3 m相对误差为-5.2%。从泛洪模拟结果来看,子流域上游部分的农田大量被淹,淹没水深范围在0.5~2.0 m,平均流速基本在1 m/s以下。下游口前镇内最大淹没水深接近1 m,水流速度0.2 m/s至1.5 m/s,与实际的淹没情况相吻合。研究表明,所建水文水动力耦合模型模拟计算的结果准确率较高,对具有复杂水文、水力条件的流域的洪水预报具有重要的指导意义。 相似文献
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土地利用和气候变化对海河流域蒸散发时空变化的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
蒸散发（ET）是水文能量循环和气候系统的关键环节,研究ET的时空变化特征及其响应土地利用和气候变化的驱动机制对于理清流域水资源和气候变化的关系具有重要的意义。本文基于MOD16/ET数据集定量分析了海河流域2000-2014年ET的时空变化特征,并结合时序气温降水数据和土地利用数据,采用相关分析方法定量探索了ET与气候因子的驱动力关系。结果表明：① 海河流域2000-2014年ET表现为较为显著的空间分布格局,呈现出北部和南部高、西北部和中东部低的分布特性。不同土地利用类型的多年ET呈林地>草地>耕地>其他类型的特征;② 2000-2014年海河流域年均ET波动范围为371.96~441.29 mm/a,多年ET的均值为398.69 mm/a,平均相对变化率为-0.41%,整体呈下降趋势;③ 多年月ET与气温和降水均呈单峰型周期性变化趋势,年内月ET呈单峰变化趋势;④ 春秋两季的ET与降水和气温的相关性明显高于其他季节,ET与气温和降水的平均相关系数是-0.17和0.37,表明降水对于ET的响应程度强于气温;⑤ 驱动分区结果表明海河流域ET受气候因子驱动的主要类型是降水驱动型和降水、气温共同驱动型;⑥ 海河流域耕地ET变化气候因子驱动模式主要是降水、气温共同驱动型;林地、草地的驱动模式主要气温驱动型和降水驱动型,其他土地利用类型的驱动模式主要是受其他因素驱动。该研究将对海河流域水资源开发管理和区域气候调节起到科学指导作用。 相似文献
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土地利用变化是全球变化研究的热点之一。目前的土地利用变化研究主要集中在三个方面,即土地利用变化的驱动力研究、土地利用的动态变化分析、土地利用与土地覆盖变化的区域与全球模型。而我国土地利用变化的研究主要集中在两个方面,一是土地利用变化的动态过程及其驱动力机制,二是土地利用变化对生态环境的影响。 相似文献
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针对川中丘陵区紫色土坡耕地严重水土流失,选取典型代表李子溪流域为研究区,构建了其SWAT的模型数据库,包括地形、土壤、气象和土地利用数据库。并利用赵家祠水文站1970-1979年的实测径流和泥沙资料,对该流域的SWAT模型参数进行率定再采用1980-1986年的实测资料,对模型的适用性进行验证,同时用相对误差Re和Nash确定性系数Ens评价模拟效果。结果显示,径流和泥沙模拟相对误差均在±15%范围以内,Nash确定性系数均大于等于0.70,说明SWAT模型对李子溪流域年、月径流和年泥沙量的模拟精度较高。同时模拟值与实测值和降雨量的变化趋于一致。可见,用SWAT模型模拟和预测雨量较为丰沛、土壤侵蚀较严重的紫色丘陵地区的产流产沙是实用、可行的。 相似文献
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Land use changes in Northeast China driven by human activities and climatic variation 总被引：5，自引：0，他引：5
Zongming Wang Zhiming Liu Kaishan Song Bai Zhang Sumei Zhang Dianwei Liu Chunying Ren Fei Yang 《中国地理科学(英文版)》2009,19(3):225-230
Human-induced land use/cover change (LUCC) forms an important component of global environmental change. Therefore, it is important
to study land use/cover and its change at local, regional and global scales. In this paper we conducted the study of land
use change in Northeast China, one of the most important agricultural zones of the nation. From 1986 to 2000, according to
the study results obtained from Landsat images, widespread changes in land use/cover took place in the study area. Grassland,
marsh, water body and woodland decreased by 9864, 3973, 1367 and 10,052km2, respectively. By comparison, paddy field, dry farmland, and built-up land expanded by 7339, 17193 and 700km2, respectively. Those changes bore an interactive relationship with the environment, especially climate change. On the one
hand, climate warming created a potential environment for grassland and marsh to be changed to farmland as more crops could
thrive in the warmer climate, and for dry farmland to paddy field. On the other hand, the changed surface cover modified the
local climate. Those changes, in turn, have adversely influenced the local environment by accelerating land degradation. In
terms of socio-economic driving forces, population augment, regional economic development, and national and provincial policies
were confirmed as main driving factors for land use change.
Foundation item: Under the auspices of the Knowledge Innovation Programs of Chinese Academy of Sciences (No. KZCX2-YW-341),
National Natural Science Foundation of China (No. 40871187, 40801208) 相似文献
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Runoff change and trend of the Naoli River Basin were studied through the time series analysis using the data from the hydrological and meteorological stations. Time series of hydrological data were from 1957 to 2009 for Bao′an station, from 1955 to 2009 for Baoqing station, from 1956 to 2009 for Caizuizi station and from 1978 to 2009 for Hongqiling station. The influences of climate change and human activities on runoff change were investigated, and the causes of hydrological regime change were revealed. The seasonal runoff distribution of the Naoli River was extremely uneven, and the annual change was great. Overall, the annual runoff showed a significant decreasing trend. The annual runoff of Bao′an, Baoqing, and Caizuizi stations in 2009 decreased by 64.1%, 76.3%, and 84.3%, respectively, compared with their beginning data recorded. The wet and dry years of the Naoli River have changed in the study period. The frequency of wet year occurrence decreased and lasted longer, whereas that of dry year occurrence increased. The frequency of dry year occurrence increased from 25.0%-27.8% to 83.9%-87.5%. The years before the 1970s were mostly wet, whereas those after the 1970s were mostly dry. Precipitation reduction and land use changes contributed to the decrease in annual runoff. Rising temperature and water project construction have also contributed important effects on the runoff change of the Naoli River. 相似文献
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近几十年来, 由气候变化和人类活动共同驱动的内蒙古地区土地利用/覆被变化(LUCC)较为剧烈, 其引发了一系列的生态环境问题。本文基于3 期LUCC数据, 借助于变化率指数、动态度指数、转类矩阵, 在全区和地级市尺度上, 分析了内蒙古地区土地利用/覆被变化的时空特征及驱动因素。研究结果显示, 受地形因素的影响, 研究区土地利用/覆被变化表现出明显的区域差异及区域趋同性。在经济发展和人口增长的双重压力下:(1)平原耕作区深受国家宏观政策的影响, 2000 年之后的“林地、高覆盖草地开垦”总体速度下降了近35%;(2) 平原耕作区北部边缘条带状地区、山区草原区受制于降水不显著的波动呈减少态势, 2000 年之后的“草地退化及荒漠化”趋势加强了近85%。研究结果为内蒙古地区土地资源的可持续利用与科学管理提供了依据。 相似文献
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淮河流域是水体遭受营养盐污染较严重的地区,本研究选择淮河上游的淮滨流域（淮滨站以上,流域面积1.6万km2）为研究对象,首先构建了淮滨流域SWAT水文水质模型,然后利用2011—2017年淮滨站实测的月径流和月氨氮浓度对SWAT模型进行了校正与验证,最后基于全球气候模型（GCM）气象数据,预测了未来30年（2020—2029年、2030—2039年、2040—2049年）不同气候变化情境（RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5）下的径流、氨氮浓度和非点源总氮负荷。结果发现,径流在校正期和验证期的Nash-Suttcliffe系数均为0.79,氨氮在校正期和验证期的Nash-Suttcliffe系数均高于0.5,表明模型的适用性良好。研究发现本研究区施肥量与土地利用类型是非点源氮负荷空间分异的主导因素。2020—2049年,不同气候变化情景下,本研究区的降水量和气温均为增长趋势。假如保持基准期（2011—2016年）污染排放强度,仅考虑气候变化影响,流域内非点源污染总氮负荷将比基准期最多增加31.8%,流域出水口淮滨站的年均氨氮浓度将最多减小42.6%。本研究可以为气候变化下淮滨流域的水文水质管理提供科学支撑。 相似文献
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《山地科学学报》2020,17(3):624-640
Assessment of climate and land use changes impact including extreme events on the sediment yield is vital for water and power stressed countries. Mangla Reservoir is the second-largest reservoir in Pakistan, and its capacity is being reduced due to rapid sedimentation and will be threatened under climate and land use changes. This paper discusses the consequences of climate and land use change on sediment yield at Mangla Dam using General Circulation Models(GCMs), Land Change Modeler(LCM), Soil and Water Assessment Tool(SWAT) model after calibration and validation.Results show that over the historical period temperature is observed to increase by 0.10 o C/decade and forest cover is observed to reduce to the level of only 16% in 2007. Nevertheless, owing to the forest conservation policy, the forest cover raised back to 27% in 2012. Anticipated land use maps by using LCM of 2025, 2050 and 2100 showed that the forest cover will be 33%, 39.2%, and, 53.7%, respectively. All seven GCMs projected the increase in temperature and five GCMs projected an increase in precipitation,however, two GCMs projected a decrease in precipitation. Owing to climate change, land use change and combined impact of climate and land use change on annual sediment yield(2011-2100) may vary from-42.9% to 39.4%, 0% to-27.3% and,-73%to 39.4%, respectively. Under climate change scenarios projected sediment yield is mainly linked with extreme events and is expected to increase with the increase in extreme events. Under land use change scenarios projected sediment yield is mainly linked with the forest cover and is expected to decrease with the increase in forest cover. The results of this study are beneficial for planners, watershed managers and policymakers to mitigate the impacts of climate and land use changes to enhance reservoir life by reducing the sediment yield. 相似文献
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《山地科学学报》2015,(4)
Land use changes such as deforestation,increase in cropping or grazing areas and built-up land, likely modify the water balance and land surface behavior in the Himalayan watersheds.An integrated approach of hydrological and hydraulic modeling was adopted for comparative analysis of hydrological pattern in three Himalayan watersheds i.e.Khanpur,Rawal and Simly situated in the Northern territory of Pakistan.The rainfall-runoff model SWAT- Soil and water assessment tool and Hydro CAD were calibrated for the selected watersheds.The correlation analysis of the precipitation data of two climate stations i.e.Murree and Islamabad, with the discharge data of three rivers was utilized to select best suitable input precipitation data for Hydro CAD rainfall-runoff modeling.The peak flood hydrograph were generated using Hydro CAD runoff to optimize the basin parameters like CN, runoff volume, peak flows of the three watersheds.The hydrological response of the Rawal watershed was studied as a case study to different scenarios of land use change using SWAT model.The scenario of high deforestation indicated a decline of about 6.3% in the groundwater recharge tostream while increase of 7.1% in the surface runoff has been observed under the scenario of growth in urbanization in the recent decades.The integrated modeling approach proved helpful in investigating the hydrological behavior under changing environment at watershed level in the Himalayan region. 相似文献
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近20年黄土高原土地利用/覆被变化特征分析 总被引：5，自引：0，他引：5
本文根据黄土高原地区20世纪80年代末、2000年、2008年3期土地利用/覆被空间数据集,计算2个时段（20世纪80年代末-2000年,2000-2008年）土地利用/覆被转类方向及其幅度、土地利用/覆被转类指数、土地利用/覆被状况指数及其变化率,分析黄土高原地区自20世纪80年代末以来土地利用/覆被时空变化特征以及宏观生态状况的变化趋势。结果显示：黄土高原地区近20年来平均土地利用/覆被状况指数为24.07,其中土石山区生态系统综合功能最好,其次为河谷平原区,最差的为农灌区。20世纪80年代末-2000年,黄土高原地区主要土地利用/覆被转类是森林和草地转为耕地,生态级别由高级向低级转移,2000-2008年主要土地利用/覆被转类是耕地转为林地和草地,低覆盖草地转为中高覆盖草地,生态级别由低级向高级转移。近20年来黄土高原地区地覆被状况指数变化以及土地利用/覆被转类指数表明,该区域的宏观生态状况总体上经历了转差（20世纪80年代末-2000年土地利用/覆被转类指数为-1.08）,后转好（2000-2008年土地利用/覆被转类指数为2.66）2个过程。这一变化过程前期受区域气候变化以及人口增长共同驱动,后期则叠加了生态工程的影响。 相似文献
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Soil degradation and food security coupled with global climate change in northeastern China 总被引：3，自引：1，他引：2
The northeastern China is an important commodity grain region in China,as well as a notable corn belt and major soybean producing area.It thus plays a significant role in the national food security system.However,large-scale land reclamation and non-optimum farming practices give rise to soil degradation in the region.This study analyzed the food security issues coupled with global climate change in the northeastern China during 1980–2000,which is the period of modern agriculture.The results of statistical data show that the arable land area shrank markedly in 1992,and then increased slowly,while food production generally continually increased.The stable grain yield was due to the increase of applied fertilizer and irrigated areas.Soil degradation in the northeastern China includes severe soil erosion,reduced soil nutrients,a thinner black soil layer,and deterioration of soil physical properties.The sustainable development of the northeastern China is influenced by natural-artificial binary disturbance factors which consist of meteorological conditions,climate changes,and terrain factors as well as soil physical and chemical properties.Interactions between the increasing temperature and decreasing precipitation in the region led to reduced accumulation of soil organic matter,which results in poor soil fertility.Human-induced factors,such as large-scale land reclamation and non-optimum farming practices,unsuitable cultivation systems,dredging,road building,illegal land occupation,and extensive use of fertilizers and pesticides,have led to increasingly severe soil erosion and destruction.Solutions to several problems of soil degradation in this region requiring urgent settlement are proposed.A need for clear and systematic recognition and recording of land use changes,land degradation,food production and climate change conditions is suggested,which would provide a reference for food security studies in the northeastern China. 相似文献