基于SWAT模型未來土地利用情景的水文響應(yīng)研究.pdf

1、全球氣候變化及人類活動使環(huán)境發(fā)生變化。在短期尺度上，人類活動造成土地利用方式的變化對水文的影響更加明顯。土地利用變化同全球變化的其他要素一樣，必然會對流域水文過程產(chǎn)生一定影響，引發(fā)水土流失、土地退化等流域生態(tài)環(huán)境問題。因此研究土地利用變化下的水文響應(yīng)，不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義，而且對于水資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題都有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價值。本文以淮河上游長臺關(guān)流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，采用CLUE-S模型及土地適宜性評價構(gòu)建流域未來不同土

2、地利用情景。建立流域SWAT模型，利用驗(yàn)證好的SWAT模型分析未來不同土地利用情景下的水文響應(yīng)，以期為該流域水資源管理、土地管理及規(guī)劃提供有效依據(jù)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1)以流域2000年土地利用為基準(zhǔn)年，采用CLUE-S模型模擬2010年土地利用，經(jīng)驗(yàn)證，Kappa值為0.848，模擬精度較好。作為面積變化較大的水田、旱地，正確模擬柵格比例也都達(dá)到了75%以上，說明模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果具有較高的一致性，可用于長臺關(guān)流域未來土

3、地利用的預(yù)測。
　　2)選取高程、坡度、坡向等評價因子，采用加權(quán)指數(shù)和模型對研究區(qū)耕地（水田、旱地）進(jìn)行適宜性評價，評價結(jié)果柵格圖分別與2000年土地利用現(xiàn)狀圖疊加，得到流域2000年水田、旱地適宜性等級圖。保留水田、旱地適宜性高的地區(qū)，將23%勉強(qiáng)適宜、不適宜的水田、旱地進(jìn)行退耕還林，得到研究區(qū)最佳土地利用圖。
　　3)運(yùn)用SWAT模型模擬研究區(qū)水文過程，選取1980-1981年為模型預(yù)熱期，1982-1993年為率定期，

4、1994-2003年為驗(yàn)證期對研究區(qū)進(jìn)行月徑流模擬。經(jīng)驗(yàn)證，率定期和驗(yàn)證期的Ens和R2均為0.95，且相對誤差也控制在±4%之內(nèi)，說明該模型在能比較準(zhǔn)確的模擬該流域的徑流，具有較好的適用性，可用于該流域土地利用變化水文響應(yīng)的相關(guān)研究。
　　4)構(gòu)建研究區(qū)未來土地利用情景：自然發(fā)展情景（S1）、規(guī)劃發(fā)展情景（S2）、最佳土地利用情景（S3）。輸入未來不同情景的土地利用，保持其他參數(shù)不變，對流域進(jìn)行模擬。結(jié)果表明，規(guī)劃發(fā)展情景、最佳

5、土地利用情景水文響應(yīng)結(jié)果較好，主要是因?yàn)橥烁€林使林地增加，徑流年內(nèi)分配更加均勻，保持水土、涵養(yǎng)水源的能力較好。而自然發(fā)展情景大面積旱地轉(zhuǎn)水田，減小了地表徑流，同時減小了地下徑流、增加輸沙量。
　　5)土地利用變化在不同水文年對徑流的影響程度不一樣，枯水年減小趨勢最為顯著，其次是平水年，豐水年影響最小。水田、旱地、城鄉(xiāng)及民用地均與地表徑流深呈正相關(guān)關(guān)系，其貢獻(xiàn)系數(shù)大小順序?yàn)槌青l(xiāng)及民用地>旱地>水田，而林地與地表徑流深呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，