黄河水源涵养区水源涵养能力变化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张江蕾 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陈少辉 |
| 关键词 | 黄河水源涵养区 水源涵养能力 水源涵养量 InVEST模型 机器学习 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 21世纪以来，随着人口迅速增长和经济社会的快速发展，人类对水资源的需求持续增加。生态系统的水源涵养能力受到了越来越多的关注，并成为陆地生态系统领域研究的热点话题之一。黄河水源涵养区是指包括黄河源区（湟水河流域、大通河流域、洮河流域）、渭河流域南山支流、伊洛河流域的整个区域。黄河水源涵养区径流量在黄河总径流量中的占比约为57%，对当地及其它地区的生产生活有着举足轻重的作用。黄河水源涵养区水源涵养呈现多过程、多因素耦合驱动的特征，各水源涵养主体的结构和功能在环境变化下相互影响且不断变化。因此，准确地掌握黄河水源涵养区的水源涵养能力变化特点及影响因素有助于合理确定全流域的水资源利用及分配战略。 本文以黄河水源涵养区为研究区域，首先，运用InVEST模型计算水源供给量，分析水源供给量的时空变化特点。其次，结合地形特点、地表类型和土壤条件，计算水源涵养量，分析其时空变化特征。最后，使用机器学习方法探索不同影响因素对水源涵养能力的作用关系。研究结果有利于评估并保护黄河水源涵养区生态系统的水源涵养能力，为水资源的保护与开发提供可视化的评估结果与依据。本文的主要研究结论如下： （1）根据InVEST模型的模拟结果，从时间上来看，黄河水源涵养区2000—2022年水源供给量年平均值最高值出现在2019年，为218.68mm，年平均值最低值出现在2002年，为80.17mm。水源供给量的变化趋势与降水量变化趋势大致相同，与潜在蒸散发的变化趋势不相同。此外，每年当中水源供给量最大值出现的区域并不固定。从空间上来看，黄河水源涵养区2000—2022年水源供给量多年平均值分布范围为0—666.37mm。水源供给量呈现增加趋势的面积远大于呈现减少趋势的面积。黄河源区东部的水源供给量明显增加，渭河南山支流区西部的水源供给量明显增加，伊洛河区东部水源供给量轻微减少，其余地区水源供给量主要表现为轻微增加。 （2）根据水源涵养量的计算结果，从时间上来看，黄河水源涵养区2000—2022年水源涵养量年平均值最高值出现在2021年，为10.99mm，年平均值最低值出现在2002年，为3.56mm，水源涵养量与水源供给量的变化趋势相同。从空间上来看，黄河水源涵养区2000—2022年水源涵养量多年平均值分布范围为0—103.83mm。水源涵养量呈现增加趋势的面积远大于呈现减少趋势的面积。黄河源区东部的水源涵养量明显增加，渭河南山支流区西部的水源涵养量明显增加，伊洛河区东部水源涵养量轻微减少，其余地区水源涵养量主要表现为轻微增加。 （3）根据每平方公里水源涵养量的大小，对水源涵养能力进行分级，0 - 2.04mm·km-2划分为四级、2.05 - 5.29 mm·km-2划分为三级、5.30 - 9.77 mm·km-2划分为二级、> 9.78 mm·km-2划分为一级。从时间上来看，黄河水源涵养区2000—2022年水源涵养能力等级结构呈现恶化趋势，等级为“四级”与等级为“二级”的面积变化不大，等级为“三级”的面积增加17462km²，等级为“一级”的面积减少15742km²。从空间上来看，黄河源区水源涵养能力等级为“一级”的面积最大，超出渭河南山支流区和伊洛河区等级为“一级”的面积之和，渭河南山支流区水源涵养能力为“一级”的面积次之，伊洛河区水源涵养能力为“一级”的面积最小。从变化趋势上来看，黄河水源涵养区水源涵养能力主要表现为轻微减弱，黄河源区东部存在水源涵养能力增强的地区，但是面积较少，渭河南山支流区西部水源涵养能力减弱与增强的地区交错分布，伊洛河区全区水源涵养能力轻微减弱。 （4）根据水源涵养能力影响因素分析结果，降水量和潜在蒸散发是影响水源涵养能力的最主要因素，这是因为降水是水源涵养的最大来源，潜在蒸散发是水源涵养的最大损耗。土壤深度和坡度代表了区域原生条件，土壤越深，坡度越小，越有利于水源涵养，对水源涵养能力的影响程度仅次于降水量和潜在蒸散发。人口、GDP、植被指数代表了人类对自然环境的开发程度，人类活动越剧烈，对水资源索取越多，对植被破坏越大，越不利于水源涵养。流速系数和土壤饱和导水率是对水源涵养能力影响最小的因素，这两项因素发挥作用的前提是降水足够多且产生地表产流，然而在黄河水源涵养区存在大面积的降水限制区，在土壤和植被对降水积蓄、拦截后，难以形成地表产流，因此流速系数和土壤饱和导水率的影响最小。 本文的主要创新点为从水源供给量出发，通过校正方程得到水源涵养量，再根据水源涵养量对研究区内的水源涵养能力进行分级，从时间和空间的角度直观展示了研究区内水源涵养能力的变化情况，有利于研究区内水源涵养能力的评价与改善。把机器学习运用到水源涵养能力变化研究当中，将水源涵养能力影响因素的影响程度进行逐年量化。从气象因素、自然结构因素、人类活动因素三个方面分析了水源涵养能力变化诱因，为研究区内不同城市提出了适宜的水源涵养能力保护措施和经济发展建议，有助于促进人类与自然的和谐共处。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 98 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208114]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张江蕾. 黄河水源涵养区水源涵养能力变化研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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