龙川江流域气候与土地利用/覆被变化的径流泥沙响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 张素
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| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 熊东红 |
| 关键词 | 径流泥沙 土地利用/覆被变化 气候变化 龙川江流域 SWAT模型 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 其他题名 | Responses of Runoff and Sediment Load to Climate and Land Use Changes in Longchuan Watershed，Yunnan，China |
| 英文摘要 | 流域径流泥沙变化是气候与土地利用/覆被变化的结果之一，水沙变化对所处流域的水利工程、农业生产、水资源分配和河道管理等方面均有影响。本研究以位于云南北部金沙江一级支流龙川江流域为研究区，采集了上游小河口水文站、下游小黄瓜园水文站及流域内14个气象站1960年至2015年间逐日实测数据，运用了M-K检验、T检验和小波周期法，分析了研究区近56 a水文（径流模数、输沙模数）、气象（降水量、气温）时空特征并探讨了不同历史时期气候变化对径流泥沙的影响；阐述了流域经济发展及生态工程实施背景下不同时期土地利用空间变化特征及其对径流泥沙的影响；构建并改进了SWAT模型，开展了龙川江流域不同时段径流泥沙过程及空间分异模拟研究，确定了流域主要产流产沙地带；开展了上游、下游及小流域尺度下气候和土地利用/覆被变化径流泥沙的定量贡献研究并模拟了未来气候和土地利用/覆被变化的径流泥沙响应。本研究成果可为流域水资源配置、水土保持、土地利用规划和生态修复工作提供一定科学依据。主要结论如下：（1）查明了不同时期流域径流泥沙变化特征流域径流变化趋势为波动减少，输沙趋势则为波动增大趋势，具有明显的阶段性变化特征。其中，1990年至1999年间属于强丰水丰沙期，2010年至2015年属于强枯水枯沙期；经济发展和人类活动对不同时期径流泥沙有较大影响。流域径流泥沙空间（径流模数和输沙模数）差异表现为上游低于下游。上下游多年平均径流模数分别为5.04×10-3 m3/ (s.km2)，6.23×10-3 m3/(s.km2)，多年平均输沙模数依次207.2 t/(km2.a)，361.17 t/ (km2.a)。从流域径流泥沙年际、年内变化特征来看：上游、下游径流泥沙具有明显的“丰—枯”周期演变特征，其演变周期分别为12年、15年；该演变周期变化与人类活动有一定关联；年内径流泥沙分布极其不均，径流泥沙均以8月份最大，冬春季节极低，上游、下游径流泥沙量汇集分别为夏季和秋季。（2）分析了不同时期气候变化特征及其对径流泥沙的影响流域气候变化趋势上下游迥异，上游表现为变干变暖，而下游则异于全球绝大多数地区的气候变化，呈变湿变凉的趋势。多年平均降水量上游（856.51 mm）＞下游（679.49 mm），气温下游（21.56 ℃）＞上游（16.08 ℃）。上游降水量高而呈现下降趋势（下降速率为?0.06 mm a-1），气温低却波动上升（上升速率为0.043 ℃ a-1）；下游降水少却呈现增多趋势（上升速率为0.37 mm a-1），气温较高而波动降低（下降速率为?0.018 ℃ a-1）。 气候变化对流域径流影响贡献大（超过60%），对输沙贡献率较小（不足55%），但其影响贡献总体上呈降低趋势。就流域上下游而言，尽管平均降水量上游高于下游，但气候变化对径流泥沙的影响则表现为上游低于下游。这可能与上下游经济发展、生态工程布设及土地利用覆被变化等人类活动有关。（3）探明了不同时期土地利用/覆被的时空变化特征及其对径流泥沙影响流域土地利用特征具有明显的阶段性变化，经济发展（城镇化）、政策方针是短时期改变土地利用/覆被现状的重要原因。不同时期流域土地利用数量结构以耕地、林地和草地三大类为主（总占比超90%），林地属于高利用程度地类（土地利用指数大于90%）。土地利用的转化主要集中于生态用地（草地、林地）和农业用地（旱地、水田）之间。1980年至1989年期间旱地面积增长较大（动态度达0.58%），城镇化进程极快（动态度高达5.6%），该时段属枯水丰沙期。径流模数为9.09×10-3 m3/ (s.km2)，输沙模数为657.17 t/(km2.a)，输沙量增大；2000年至2009年间实施“退耕还林还草”工程，耕地面积减小而林草面积增大，该时段径流模数为6.47 ×10-3/(s.km2)，输沙模数为481.90 t/(km2.a)输沙量减少。可见，土地利用/覆被变化一定程度影响流域输沙。（4）基于SWAT模型，阐明了龙川江流域径流输沙的空间分异特征，揭示了气候与土地利用变化对径流泥沙定量贡献，预测了未来情景下的径流泥沙变化流域主要产流区为北部勐岗河流域和中部龙川河流域，而西南部（西静河、青龙河、前河流域）产流较少；主要产沙区位上游主南部人口聚居区域（前河、青龙河流域）、下游中部龙川河流域（牟定坝子）和干热河谷区，而流域西部紫甸河、石者河流域产沙较少。气候变化是影响流域径流量的主要因素，上游和下游的气候变化对径流量的影响贡献率分别达到71.22%和73.48%，而土地利用变化对径流量的影响贡献率较小。就流域输沙量而言，土地利用变化是其主要影响因素，其对上游、下游输沙量的影响贡献率分别达到51.26%和57.65%，气候变化影响贡献率次之。不同气候和土地利用/覆被变化模拟情景研究表明：未来20年，在设定的“上游降水减少10%、气温升高5%”气候变化情景下径流泥沙呈减少趋势，“下游降水增加10%、气温降低5%”的变化情景下径流泥沙呈增大趋势。未来20年，在设定的“生态保护型”土地变化情景下，流域径流泥沙呈减少趋势，在“经济发展型”土地变化情景下，流域径流泥沙呈增加趋势。本研究进一步理解了龙川江流域水沙过程规律，为深入开展河流水沙变化及其影响的研究提供理论支撑，为水土保持治理、土地利用结构和功能调整提供参考，为区域生态保护、经济发展提供了技术支撑。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 196 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33976]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张素. 龙川江流域气候与土地利用/覆被变化的径流泥沙响应[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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