基于InVEST模型的石羊河上游产水量变化及其对气候与土地利用变化的响应

摘要

石羊河流域是我国内陆河流域中人口最密集、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的流域之一。石羊河上游做为石羊河流域水源涵养区，也是典型的生态脆弱区，对气候和土地利用变化响应十分敏感。全球变化背景下，石羊河上游产水量和水源涵能力发生了较大变化，对流域水文循环过程及水资源的空间配置格局产生影响，严重威胁到中下游地区的可持续发展。本文立足于石羊河流域这一典型区域，基于InVEST模型的产水模块，对石羊河上游产水量的时空格局特征进行分析，定量评估气候和土地利用变化对产水量变化的作用强度及空间异质性特征，揭示石羊河上游产水量变化的形成机制。
　　本研究主要内容包括：⑴1961-2012年石羊河上游年均温和潜在蒸散量在波动中呈明显的增加趋势，年降水量在波动中呈微弱增加趋势；冬季的气温、降水和潜在蒸发量变化均显著；各子流域中气温增加趋势均较显著，降水量中只有大靖河通过显著性检验，潜在蒸散量和气温的变化趋势较一致。⑵1986-2000年耕地、建设用地和未利用地分别增加了127.93 km2、3.22km2和33.31km2，这个时期耕地的迅速增加是以草、林地的减少，特别是草地面积的减少为代价。2000-2012年林地、草地、水域和建设用地分别增加了139.08 km2、270.92 km2、16.64km2和1.89km2，这个时期耕地面积减少最明显，所以林地、草地的增加大部分均来自于耕地的减少。⑶1986-2012年石羊河上游最大产水深度、产水深度、总产水量和产水系数均呈波动变化，其中最大产水深度、产水深度和总产水量分别增加了7.47mm、7.13mm和0.78×108m3，产水系数减少了0.08％。1986-2012年石羊河上游的产水深度和产水能力有所提升，但产水能力到2012年为止还没有完全恢复。⑷八大河流中，西营河的产水深度最大（193.87mm），大靖河的产水深度最小（83.14mm），总产水量最多的是东大河，其中，西大河、古浪河和大靖河2012年的产水能力超过了1986年的水平；石羊河上游未利用地的产水深度（217.18mm）和产水系数（46.246%）最大；产水深度随着海拔的升高呈先增后减的变化趋势，在3901-4300m达到最大值（275.06mm），而3901-4300m区间的产水系数最大（55.51%）。oha⑸1986-2000年石羊河气候变化对产水深度的减少具有正向促进作用，而土地利用变化对产水深度的减少具有反向的抑制作用，正向促进作用是反向抑制作用的7.79 倍。2000-2012年，气候变化对产水深度的增加亦起到较大的正向促进作用，而土地利用变化对产水深度的增加起到反向抑制作用，其正向促进作用是反向抑制作用的6.71倍。⑹1986-2000年石羊河上游各个水系的气候变化对产水深度的变化均有正向的促进作用。黄羊河、杂木河、东大河和西大河的土地利用变化对产水深度的变化有正向的促进作用，大靖河、古浪河、金塔河和黄羊河的土地利用变化对产水深度的变化有反向的抑制作用。2000-2012年石羊河上游各个水系的气候变化对产水深度的变化均有正向的促进作用。

目录

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容

1.4 研究技术路线

2研究区概况及资料方法

2.1研究区概况

2.3研究方法

2.2数据来源及处理

3石羊河上游气候与土地利用变化特征

3.1石羊河上游气候变化特征

3.2石羊河上游土地利用变化特征

4石羊河上游产水量变化特征

4.1 Zhang 系数校验

4.2产水量时间变化特征

4.3产水量空间变化特征

5 石羊河上游产水量对气候与土地利用变化的响应

5.1上游地区产水量对气候与土地利用变化的响应

5.2不同水系产水量对气候与土地利用变化的响应

6主要结论

7讨论与展望

参考文献

致谢

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