三江平原典型流域土地覆被變化對水資源的影響研究.pdf

1、水資源和土地資源作為自然地理系統(tǒng)的重要組成因子，彼此互相聯(lián)系、互相滲透、互相制約，水資源利用合理與否直接影響到土地資源的生產(chǎn)效率，尤其是土地利用/覆被變化極大地影響著流（區(qū)）域的水文循環(huán)各環(huán)節(jié)。地處東北黑土帶的三江平原是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，也是保障黑龍江省千億斤糧食發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)與我國糧食安全的關(guān)鍵所在。由于追求經(jīng)濟(jì)效益導(dǎo)致的盲目墾荒，三江平原存在土地利用模式與水資源不協(xié)調(diào)、水資源過度開發(fā)導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境退化兩方面問題。土地利用/覆被

2、變化對三江平原地區(qū)水文過程的影響成為目前一項(xiàng)新的研究課題。紅興隆墾區(qū)位于三江平原核心區(qū)，寶清站以上流域處于該墾區(qū)的腹地，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化步伐的加快，研究紅興隆墾區(qū)土地利用/覆被變化對水資源的影響，尋求適合流域生態(tài)需水的土地利用模式，不僅可為區(qū)域水土資源的合理利用提供決策依據(jù)，更能為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供有力支持，并為發(fā)展黑土區(qū)的水土地資源優(yōu)勢、減輕水旱災(zāi)害等提供借鑒和參考。
　　本研究從土地利用/覆被變化及其驅(qū)動(dòng)力

3、分析著手，利用《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》1996-2011年的統(tǒng)計(jì)資料，通過灰色關(guān)聯(lián)分析方法，分析了在五種土地利用/覆被模式（耕地、林地、牧草地、水域面積、建筑用地）變化驅(qū)動(dòng)因子中的影響因素。結(jié)果表明:對于各類土地利用模式的主要驅(qū)動(dòng)因子為經(jīng)濟(jì)因素和人口因素。紅興隆墾區(qū)是以農(nóng)業(yè)為主要生產(chǎn)模式的地區(qū)，追求經(jīng)濟(jì)效益提高的主要途徑是糧食總產(chǎn)量的提高、土地利用模式中有效灌溉面積的擴(kuò)增以及水資源開采利用量的加大，這些因素都會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)土地利用模式發(fā)生變化

4、。同時(shí)工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人口的增長，也必定對自然環(huán)境以及土地利用/覆被情況有著不同程度的影響。
　　為研究土地覆被變化對水資源的影響，應(yīng)用氣象、降水、DEM、NDVI和土地覆被等多源數(shù)據(jù)，引入S-W模型和SAC模型建立了蒸散發(fā)模塊及產(chǎn)流模塊，耦合匯流模塊和積雪融雪模塊構(gòu)建了柵格分布式水文模型，能夠最大限度利用我國現(xiàn)有的日步長降水量、流量及常規(guī)氣象數(shù)據(jù)。采用蒙特卡羅法及參數(shù)似然散點(diǎn)圖等對模型及其參數(shù)的不確定性進(jìn)行了分析，探討了構(gòu)

5、建的水文模型參數(shù)的不確定性，有助于了解模型結(jié)構(gòu)是否合理，也有利于更好地完成參數(shù)的率定工作;率定參數(shù)后的模型在模擬位于寒區(qū)的寶清河流域日流量過程中，率定期和驗(yàn)證期的確定性系數(shù)平均值為0.7329，較好地再現(xiàn)了該流域1997～2001年逐日的流量過程，表明構(gòu)建的柵格分布式水文模型在該流域具有較好的適用性。
　　通過設(shè)定不同土地利用/覆被變化情景，定量分析了土地利用/覆被變化對徑流的影響。以墾區(qū)內(nèi)的撓力河水系寶清站以上流域?yàn)槔?，考慮流域

6、內(nèi)土地覆被空間分布、各種覆被所占流域面積比例以及國家退耕還林還草政策等多方面因素，以流域的IGBP土地覆被作為現(xiàn)狀對照情景，設(shè)置了多種土地覆被變化情景，利用構(gòu)建的柵格分布式水文模型模擬了不同情景下的流域流量日過程。研究結(jié)果表明，退耕還草、還林均會(huì)引起年徑流量的增大，增幅在在3.09％～44.85％之間，且退耕還草對流量的影響更大。
　　為評估河流生態(tài)系統(tǒng)健康情況，采用R2CROSS法獲得的河流生態(tài)流量作為相關(guān)河流的生態(tài)用水閾值，可

7、以更好的保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)，為了維持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定提供了流量參考標(biāo)準(zhǔn)。對比利用改進(jìn)后R2CROSS法與Tennant法（30％流量）對紅興隆墾區(qū)內(nèi)部5條河流生態(tài)用水量進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，得出Tennant法采用30％平均流量作為相關(guān)河流生態(tài)流量是合理的，采用改進(jìn)后R2CROSS法計(jì)算河流生態(tài)流量時(shí)，如果沒有相關(guān)資料，可以采用Tennant法30％歷史平均流量作為河流生態(tài)用水閾值。利用柵格分布式水文模型對不同土地覆被變化情景下的模擬