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土地利用/覆被变化与水文响应 目录 研究展望 一、概念界定 土地覆被 土地利用 土地覆被是指陆地某一空间地点上所存在 的植被及其他特质，如森林、草地、作物、水 体、土壤等。（自然属性） 土地利用是指陆地某一空间地点上，人类 所施加的管理，如政策方式、耕作、农业经营 等。（社会属性） 二、案例分析 全面考虑降雨和下垫面空间不均匀性的模型, 能够充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对洪水形成的影响。模型能全面地利用降雨的空间分布信息；模型参数的空间分布能够反映下垫面自然条件的空间变化；模型的输出具有空间不均匀性, 如蒸散发、土壤水分、径流深等。 分布式水文模型 SWAT模型原理 SWAT是一个物理基础的模型，可以进行连续时间序列的模拟。SWAT模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分）和水循环的水面部分（即河道汇流部分）。前者为降雨的截留、下渗、汇流、蒸散发、基流等过程，后者指河道内的水和泥沙等运动到出口的过程。 预测大尺度无测站流域的水、泥沙、营养物和农药管理、景观生态的影响。 主要是为了模拟预测土地利用、土地经营管理方式等对流域水量、水质等方面的影响。 SWAT模型目的： SWAT模型优点： 具有基于物理过程、输入数据易获取、对大流域的计算效率高、连续模拟的特点 可以模拟定量和定性的水文平衡项 结合 ArcGIS的操作界面便于空间分布信息的预处理和后处理 可以模拟不同子流域某种参数变化所带来的影响 研究区域：洪汝河流域 研究数据信息： 验证结果： 验证结果分析： 结果分析： 采用率定好的参数和设计的不同土地利用数据，分别模拟洪汝河流域在4种土地利用情景下的月径流，以流域出口为断面计算其多年平均径流深，并将结果与基于2005年土地利用数据建立的SWAT模型的模拟结果进行对比分析: （１）在以“生态退耕”为依据的情景１中，131.41km2的耕地转为林地和园地后，径流减少4.23％，说明林地和灌木林具有涵养水分、减少径流量以及防洪的生态效应。 （２）在以“适度开发耕地”为依据的情景２中，294.42km2未利用地转为耕地后，径流增加6.93％，径流变化较大，说明耕地的增加削弱了森林草地的防洪效应，减少了下渗. 　 （３）在以“城镇聚集化建设”为依据的情景３中，181.98km2土地变为城镇建设用地，20.37km2农村居民点变为耕地后，径流增加11.31％，主要是因为耕地和建设用地面积的增加导致下渗减少、洪峰流量增大、径流系数增大等，从而导致径流增加。此种情景下的土地利用方式，虽然径流增加了，其经济效益也会增加。 （４）在“实际发展变化”的情景４中，使用的是该流域 2011年实际土地利用情况，城镇农村增 加240.48km2，林地草地增加169.29km2，耕地稍有减少，其他地类面积均有微小变化，结果中径流增加1.50％。 通过在洪汝河流域建立SWAT模型，结合设置的4种土地利用变化情景，模拟了洪汝河流域的径流在各情景下的响应。 其中，情景1中随着林地和园地面积的增加，径流深模拟输出减少9.47mm；情景2中，随着耕地和建设用地面积的增加，径流深模拟输出增大6.93mm；情景3中，随着耕地面积的增加，径流深模拟输出增大11.31mm；情景4中，林地草地和建设用地面积都有所增加的情况下径流深模拟输出增大3.45mm，该情景结果分析时应考虑遥感影像分类精度的影响，结果准确度比其他情况略低。 由此可见，洪汝河流域土地利用变化对径流变化作用明显，尤其是汝河中上游山地的林地和草地面积以及驻马店城区建设用地面积的增加对径流的影响比较突出。 因此，在土地利用规划中不能单方面强调经济效益，更需要充分认识人类活动对水资源的影响，兼顾流域水文效应、洪水干旱灾害等生态系统的平衡 土地覆被变化对水文过程的影响主要表现在对水分循环和对水质水量的改变上。土地覆被变化改变了地表蒸发、土壤水分状况及地表覆被的截留量,进而对流域的水量平衡产生影响。 本文应用分布式水文模型—SWAT(soil and water assessment tool)模型,模拟了长江上游梭磨河流域不同土地覆被情景下的多年降水径流关系,旨在定量评估土地覆被变化对流域水量平衡中的径流、蒸发和洪峰流量的影响。 洪峰流量：一次洪水过程中，测站测流断面上的最大流量。 从理论上假设： 情景1(S1)：流域地表无植被 情景4(S4)：流域地表全部为有林地 从实际情况出发： 情景2(S2)：1999年的现状土 地覆被 情景3(S3)：未来最佳的土地覆被 径流深与蒸发量的变化 从雨季(5～ 10月)与枯季(11～次年4