本文關(guān)鍵詞：桑干河上游流域徑流泥沙對(duì)氣候要素與土地利用變化的響應(yīng)研究

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【摘要】：黃土高原區(qū)是我國(guó)典型的生態(tài)環(huán)境脆弱帶,是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。先天脆弱的自然生態(tài)系統(tǒng)加之長(zhǎng)期不適當(dāng)?shù)娜祟惢顒?dòng),導(dǎo)致該區(qū)水土流失、土地退化、水資源短缺等問題,生態(tài)環(huán)境不斷惡化并形成惡性循環(huán)。揭示氣候要素和土地利用變化對(duì)流域尺度的產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響,找出水土流失的重點(diǎn)區(qū)域,對(duì)區(qū)域退耕還林(草)、生態(tài)恢復(fù)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)對(duì)永定河生態(tài)修復(fù)、保證首都水安全意義重大。本研究以海河流域桑干河流域上游為研究對(duì)象,分析研究區(qū)氣象水文要素的歷史演變規(guī)律;構(gòu)建SWAT分布式水文模型,分析徑流-泥沙對(duì)氣候要素和土地利用變化的響應(yīng);定量識(shí)別氣候要素以及人類活動(dòng)對(duì)徑流泥沙變化的貢獻(xiàn)率;并進(jìn)行未來水土侵蝕變化預(yù)測(cè)。此研究主要包括以下幾方面研究?jī)?nèi)容:(1)基于桑干河上游流域1957~2012年氣候要素(溫度、降雨量)和水文要素(徑流量)的觀測(cè)資料,利用線性分析法、Mann-Kendall分析法和小波分析法,對(duì)各氣候水文要素的年度、季度分布規(guī)律及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,流域過去60年間,年平均氣溫上升1.6°C,春季、冬季增溫較為顯著;年平均徑流量下降速率為-1.3 mm yr-1,春季、夏季、秋季明顯降低;氣候水文要素均呈現(xiàn)出32年的主周期性變化�；诰�性回歸法,分離出流域氣候要素變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流量下降的貢獻(xiàn)率分別為37.3%和62.7%。(2)利用ENVI解譯得到研究區(qū)1986、2000、2012年3期土地利用現(xiàn)狀圖,結(jié)合ArcGIS以及Fragstats軟件分析功能,分析土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用轉(zhuǎn)移等變化規(guī)律;構(gòu)建Ann_Markov_CA模型預(yù)測(cè)未來土地利用模式。表明,1986~2012年間,耕地減少程度明顯,建設(shè)用地與未利用地顯著增加,流域整體土地利用變化態(tài)勢(shì)呈弱平衡型轉(zhuǎn)換;2030年耕地持續(xù)減少,林草地面積增加,建設(shè)用地、未利用地減少。(3)構(gòu)建SWAT分布式水文模型,基于實(shí)測(cè)的徑流和泥沙數(shù)據(jù),利用SWAT-CUP模型SUFI-2方法進(jìn)行模型參數(shù)率定和模型校正。結(jié)果表明,SWAT模型徑流模擬效果在研究區(qū)的適用性較好;單因素變化法得證,氣候要素變化導(dǎo)致徑流量減少39.1%。而人類地下水超采、引灌、水庫(kù)管理等是桑干河干涸的主要原因,約占63.1%~64.8%,土地利用變化導(dǎo)致總徑流增加2.2~3.9%、年輸沙總量增加6.9%;(4)利用WRF區(qū)域氣候模式,基于CMIP5計(jì)劃中的MIROC5氣候模擬結(jié)果,運(yùn)用動(dòng)力降尺度方法生成研究區(qū)30 km分辨率的未來氣候模式,完成未來研究區(qū)的徑流-泥沙演變規(guī)律預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,2015~2030年間,流域年平均溫度下降、降雨量增加、流域徑流量和泥沙產(chǎn)量的增加。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P333;F301.2

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本文編號(hào)：1259831