【摘要】：水資源和土地資源作為自然地理系統(tǒng)的重要組成因子,彼此互相聯(lián)系、互相滲透、互相制約,水資源利用合理與否直接影響到土地資源的生產(chǎn)效率,尤其是土地利用／覆被變化極大地影響著流(區(qū))域的水文循環(huán)各環(huán)節(jié)。地處東北黑土帶的三江平原是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地,也是保障黑龍江省千億斤糧食發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)與我國(guó)糧食安全的關(guān)鍵所在。由于追求經(jīng)濟(jì)效益導(dǎo)致的盲目墾荒,三江平原存在土地利用模式與水資源不協(xié)調(diào)、水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境退化兩方面問(wèn)題。土地利用／覆被變化對(duì)三江平原地區(qū)水文過(guò)程的影響成為目前一項(xiàng)新的研究課題。紅興隆墾區(qū)位于三江平原核心區(qū),寶清站以上流域處于該墾區(qū)的腹地,隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化步伐的加快,研究紅興隆墾區(qū)土地利用／覆被變化對(duì)水資源的影響,尋求適合流域生態(tài)需水的土地利用模式,不僅可為區(qū)域水土資源的合理利用提供決策依據(jù),更能為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供有力支持,并為發(fā)展黑土區(qū)的水土地資源優(yōu)勢(shì)、減輕水旱災(zāi)害等提供借鑒和參考。本研究從土地利用／覆被變化及其驅(qū)動(dòng)力分析著手,利用《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》1996-2011年的統(tǒng)計(jì)資料,通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析方法,分析了在五種土地利用／覆被模式(耕地、林地、牧草地、水域面積、建筑用地)變化驅(qū)動(dòng)因子中的影響因素。結(jié)果表明：對(duì)于各類土地利用模式的主要驅(qū)動(dòng)因子為經(jīng)濟(jì)因素和人口因素。紅興隆墾區(qū)是以農(nóng)業(yè)為主要生產(chǎn)模式的地區(qū),追求經(jīng)濟(jì)效益提高的主要途徑是糧食總產(chǎn)量的提高、土地利用模式中有效灌溉面積的擴(kuò)增以及水資源開(kāi)采利用量的加大,這些因素都會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)土地利用模式發(fā)生變化。同時(shí)工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,人口的增長(zhǎng),也必定對(duì)自然環(huán)境以及土地利用／覆被情況有著不同程度的影響。為研究土地覆被變化對(duì)水資源的影響,應(yīng)用氣象、降水、DEM、NDVI和土地覆被等多源數(shù)據(jù),引入S-W模型和SAC模型建立了蒸散發(fā)模塊及產(chǎn)流模塊,耦合匯流模塊和積雪融雪模塊構(gòu)建了柵格分布式水文模型,能夠最大限度利用我國(guó)現(xiàn)有的日步長(zhǎng)降水量、流量及常規(guī)氣象數(shù)據(jù)。采用蒙特卡羅法及參數(shù)似然散點(diǎn)圖等對(duì)模型及其參數(shù)的不確定性進(jìn)行了分析,探討了構(gòu)建的水文模型參數(shù)的不確定性,有助于了解模型結(jié)構(gòu)是否合理,也有利于更好地完成參數(shù)的率定工作;率定參數(shù)后的模型在模擬位于寒區(qū)的寶清河流域日流量過(guò)程中,率定期和驗(yàn)證期的確定性系數(shù)平均值為0.7329,較好地再現(xiàn)了該流域1997～2001年逐日的流量過(guò)程,表明構(gòu)建的柵格分布式水文模型在該流域具有較好的適用性。通過(guò)設(shè)定不同土地利用／覆被變化情景,定量分析了土地利用／覆被變化對(duì)徑流的影響。以墾區(qū)內(nèi)的撓力河水系寶清站以上流域?yàn)槔?考慮流域內(nèi)土地覆被空間分布、各種覆被所占流域面積比例以及國(guó)家退耕還林還草政策等多方面因素,以流域的IGBP土地覆被作為現(xiàn)狀對(duì)照情景,設(shè)置了多種土地覆被變化情景,利用構(gòu)建的柵格分布式水文模型模擬了不同情景下的流域流量日過(guò)程。研究結(jié)果表明,退耕還草、還林均會(huì)引起年徑流量的增大,增幅在在3.09%～44.85%之間,且退耕還草對(duì)流量的影響更大。為評(píng)估河流生態(tài)系統(tǒng)健康情況,采用R2CROSS法獲得的河流生態(tài)流量作為相關(guān)河流的生態(tài)用水閾值,可以更好的保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng),為了維持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定提供了流量參考標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比利用改進(jìn)后R2CROSS法與Tennant法(30%流量)對(duì)紅興隆墾區(qū)內(nèi)部5條河流生態(tài)用水量進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算結(jié)果,得出Tennant法采用30%平均流量作為相關(guān)河流生態(tài)流量是合理的,采用改進(jìn)后R2CROSS法計(jì)算河流生態(tài)流量時(shí),如果沒(méi)有相關(guān)資料,可以采用Tennant法30%歷史平均流量作為河流生態(tài)用水閾值。利用柵格分布式水文模型對(duì)不同土地覆被變化情景下的模擬數(shù)據(jù),推求了寶清站枯水期流量,結(jié)果表明模擬情景1,即坡度超過(guò)15°的耕地還草后的平均流量,與該區(qū)域的生態(tài)需水量最接近,說(shuō)明此模擬的情景模式適宜該地區(qū)的生態(tài)發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P344

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727884