土地利用覆被变化对流域径流的影响研究以拉萨河流

土地利用/覆被变化对流域径流的影响研究——以拉萨河流域下游地区为例摘要：流域的水文效应是土地利用/覆被变化(LUCC)的重要环境效应之一。LUCC改变了地表植被的截流、水分入渗和地表蒸发等因素，进而对流域径流产生影响。本研究选择拉萨河流域下游地区作为研究区域，运用时间序列分析、模型模拟等方法，结合流域气候、水文和土地利用资料，深入分析了流域的土地利用/覆被变化、气候和水文变化，并利用IHACRES水文模型对土地利用/覆被变化下的流域径流进行了模拟。主要结论与创新如下：(1)研究区土地利用/覆被现状及其动态变化特征土地利用类型的变化主要是牧草地、林地、耕地等类型之间的转变，集中在1990年代的前五年，与1991年到1995年在拉萨河谷流域实施的西藏“一江两河”中部流域地区综合开发建设等人类活动直接相关。其中增加面积最多的是林地，减少面积最多的是牧草地。1990～1995年综合土地利用动态度在16.09%～18.43%之间，属于快速变化型，1995～2000年综合土地利用动态度较小，属于极缓慢变化型；人类活动容易影响的土地利用类型为耕地、林地、牧草地等，某类土地利用类型在局部范围内的变化幅度大于其在整个研究区整体的变化幅度。(2)研究区气候、水文变化特征流域气温年际变化总体呈升高趋势，尤以近20年升温最快，且冬季气温的明显升高是造成年均气温升高的主要因素。流域年降水的年际变化有一定的增加趋势，从降水十年平均值的动态变化来看，1980年代之前降水变化不大，1980年代降水最少，而1990年代降水则急剧增多。拉萨水文站径流年内分配差异较大，受降水影响多集中在夏半年（5月～10月），冬半年（11月～4月）则明显偏少；径流的年际变化表现为年均径流及月均径流（冬季的11月～2月、春季的3月～5月和夏季的7月、9月、10月）都表现出不同程度的增加趋势，尤以近20年来增加趋势更为明显。其中1970年前后为径流最可能发生突变的年份，与其它研究结论一致。流域气候（气温、降水）的变化趋势与径流变化趋势特征相似，并且不同月/年均径流受不同气候因素影响，主要表现在年平均尺度上受降水影响较大，在月平均尺度上，夏半年径流增加趋势受降水增加影响较大，而冬半年径流的增加尤其是近30年来主要受冬季气温升高的影响。(3)土地利用/覆被变化对径流的影响评估近些年来降水对径流的补给作用慢慢变弱，并且气温升高等因素导致冰川融水等更多的补给河流，一定程度上说明气候变化、人类活动等造成了流域下垫面状况发生改变，导致水量蒸发增大，产、汇流能力减弱，LUCC对流域的径流状况产生了一定的影响，但气候因素仍然是导致流域径流变化的主要因素。流域径流系数整体呈减小趋势，在近20年内（1980～2000年）变化剧烈，1980年代可能是受到降水量变化的影响较大，而1990年代主要受降水影响外，地表下垫面状况的改变使流域产、汇流能力发生了较大的变化，流域蒸发强烈。选用IHACRES模型并进行参数率定和检验，对流域1981～2000年土地利用/覆被变化下近20年来的径流进行模拟，结果表明：①实测径流与模拟径流的年内变化趋势基本一致，其中大部分月份（4月～11月）实测径流小于模拟“天然径流”，主要与作物生长、人类生产生活等耗水以及LUCC一定程度上影响流域有效降水等原因有关。②实测径流与模拟径流的年际变化较一致，不同时期内受降水、人类用水、土地利用/覆被变化等不同因素影响，导致实测径流与模拟径流存在不同差异。土地利用/覆被变化在某种程度上对流域径流产生影响，但并非主要因素。Abstract：Themainresultsandinnovationsareasfollows:(1)Ithadadrainageareaof6028.8km2in2000,andofwhichthemostpartwasthegrassland(4668.3km2,77.4%),andthenextplacewasthewasteland(722.4km2,12.0%).Thechangesofthelandusetypeswerethetransformsamongthegrassland,wastelandandcultivatedland,ofwhichthetimberlandhadthemostincreasingareas,butthegrasslandhadthemostdecreasingareas.Thechangeswereconcentratedintheearly5yearsofthe1990s,whichwascorrelateddirectlywiththedevelopmentconstructionin“OneRiverandTwoStreams”regionfrom1991to1995.Thedynamicchangesofthelanduse/coverwereanalysedwiththeapproachesofthelandresourcechangemodelandtheregionaldifferencemodelofLUCC.Theresultsindicatedthatthedynamicdegreeoftheintegratedland-usewasbetween16.09%and18.43%from1990to1995,whosetypewasbelongstotherapidchangingtype.Butthedynamicdegreefrom1995to2000wasmuchsmaller,whichwasbelongstothemuchslowlychangingtype.(2)Theannualmeantemperaturehadatrendofgoingupwithafasterincreasingrateinthelast20years,thereasonofwhichwasmostthetemperatureincreasinginwinter.Theannualmeanprecipitationshowedsomechangingtendencywhichfluctuatedfrom300mmto600mm.Andtherewasn’tagreatvariationintheprecipitationbeforethe1980s,whilethe1980shadamuchlowerprecipitation,butthereappearedagreatincreasinginprecipitationinthe1990s.ThedifferenceofthemonthlymeanrunoffinLhasahydro-stationwasobvious,andtherunoffconcentratedinthesummerhalf-year(May.-Oct.)influencedbytheprecipitation.Therewasalsoacharacteristicintheannualrunoffvariationswhichhadanincreasingtrendintheannualmean,Nov.-Feb.,Mar.-May.andJul.Sep.Oct..Therehadanobviousincreasingtrendinthelast20years.Theyear1970wasconsideredastheabruptchangepoint,whichwasaccordancewithotherresearchs.Thetendencyoftheclimatechange(temperatureandprecipitation)hadasimilarpatternwiththatoftherunoffchange.Andtheclimatefactorswhichinfluencedrunoffindifferentmonth/yearweredifferent,reflectingthattherunoffwasinfluencedmostbyprecipitationinannualmeanscalebutinmonthlymeanscalewasinfluencedbyprecipitationinsummerhalf-yearandbytemperatureinwinterhalf-year.(3)TheLUCCimpactedthedrainagesurfacesoastoaffectthestreamflowindirectly,buttheclimatechangesaretheleadingfactorsaffectingthehydrologicalvariations.Themeanrunoffcoefficienthadadecreasingtrendandamostfluctuationinthelast20years(1980-2000).ThestreamflowwassimulatedunderLUCCimpactsinthelast20years,theresultsindicatedthat:Theobservedstreamflowhadaccordancewiththesimulatedstreamflowinthemonthlyscale.Andtheobservedstreamflowwasfewerthanthatofthesimulatedinthemostmonths(Apr.-Nov.),thefactorsofwhichmaybethecropgrowth,domesticandproductivewaterconsumptions,andtheimpactsofLUCCindirectlyleadingtotheeffectiveprecipitationdecreasing.Theannualvariationsoftheobservedstreamflowhadagoodaccordancewiththatofthesimulatedstreamflow,butaffectedbydifferentfactorsindifferentperiods,ithadalittlediscrepancybetweentheobservedstreamflowandthesimulated.TheLUCCtooksomeimpactsontherunoffinsmeextent,whichwasnottheleadingfactor.