【摘 要】
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径流在人类活动和环境变化的综合作用下会发生较为显著的变化,开展变化环境下水循环驱动机制相关研究,定量区分出气候变化和人类活动对径流变化的影响,对流域水资源的开发利用和合理配置具有重要意义。黄土高原区生态环境脆弱,存在水资源短缺、水土流失和土地荒漠化等问题,研究该区域变化环境下对流域径流的驱动分析是探究区域水循环机理的重要部分。本文以佳芦河流域为研究对象,从多年、年和季多个时间尺度进行分析研究,基于
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目:变化环境下黄土高原区径流演变机理研究(51679185); 国家自然科学基金项目(项目编号:52079104); 国家重点研发计划(项目编号:2017YFC0403605);
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径流在人类活动和环境变化的综合作用下会发生较为显著的变化,开展变化环境下水循环驱动机制相关研究,定量区分出气候变化和人类活动对径流变化的影响,对流域水资源的开发利用和合理配置具有重要意义。黄土高原区生态环境脆弱,存在水资源短缺、水土流失和土地荒漠化等问题,研究该区域变化环境下对流域径流的驱动分析是探究区域水循环机理的重要部分。本文以佳芦河流域为研究对象,从多年、年和季多个时间尺度进行分析研究,基于水文气象要素演变特征分析,采用Budyko水热耦合平衡方程、累积量斜率变化率法和abcd水文模拟法定量探究了环境变化对径流变化的影响程度。主要取得以下研究成果:(1)采用Mann-Kendall、线性回归和斯波曼秩次等趋势检验法对水文气象要素进行趋势分析,发现佳芦河流域在年和季尺度上径流序列均呈显著下降趋势,降水、气温和潜在蒸散发序列均呈上升趋势;并通过降水-径流双累积曲线法和滑动F检验法对径流序列进行变异点诊断,流域年径流序列的变异点发生在1978年,湿季和干季径流序列的变异点经验证分别发生在1972年和1984年。(2)基于土地利用和NDVI数据,分析了佳芦河流域的土地利用和植被覆盖情况,结果表明在1985年至2015年间,佳芦河流域的土地利用类型数量和空间的变化在一定程度上影响着径流形成和变化,从1993年至2014年整体植被覆盖度转变较好。(3)基于Budyko水热耦合平衡方程的垂直分解法计算得到人类活动是导致年径流减少的主导因素,贡献率占比约为74.9%,气候变化的贡献率约为25.1%;通过弹性系数法得到下垫面条件变化、降水量变化和潜在蒸散发变化对径流减少的贡献率分别为77.54%、21.31%和1.15%;基于累积量斜率变化率法得到人类活动影响年径流量减少的贡献率为88.78%,潜在蒸散发影响径流减少的贡献率为1.55%,降水影响径流减少的贡献率为9.67%。(4)应用abcd模型和基于扩展的Budyko模型的季尺度垂直分解法定量区分气候变化和人类活动对年和干、湿季径流变化的影响量。人类活动在年、湿季和干季均引起径流的减少,但是减少程度不同,在湿季减少最多;在年尺度上气候变化引起径流减少,在季节尺度上均引起径流的增加,在湿季增加最多,其次是干季。
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