【摘要】：黃土高原退耕還林還草工程的實(shí)施以來(lái),區(qū)域生態(tài)恢復(fù)良好,植被覆蓋度得到了很大提升,為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。然而,由于黃土高原歷來(lái)干旱缺水,加之區(qū)域可用水量的時(shí)空分布高度異質(zhì)性,植被恢復(fù)過(guò)程中的高需水與區(qū)域可用水量的低供給之間的矛盾將是威脅區(qū)域植被系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。降雨是區(qū)域可用水資源的最主要來(lái)源,但只有通過(guò)降雨徑流調(diào)控技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為土壤有效水分,才能供植被所吸收利用。要回答區(qū)域的可用水資源能否支撐植被恢復(fù)的用水需求,必須對(duì)可被植被利用的水資源量與植被生長(zhǎng)需水之間的平衡關(guān)系進(jìn)行定量的探究,本文將可用水資源量與植被需水的平衡關(guān)系定義為植被水分適宜度。延河流域作為黃土高原丘陵溝壑區(qū)典型區(qū),區(qū)域干旱頻發(fā)、水土流失嚴(yán)重且降雨時(shí)空分配嚴(yán)重不均�；诖�,本研究選取延河流域作為研究對(duì)象,利用分布式水文模型和改進(jìn)的Shuttleworth-Wallace雙源蒸散發(fā)模型(S-W模型)對(duì)延河流域的植被水分適宜度進(jìn)行了定量評(píng)價(jià),旨在為黃土高原的植被優(yōu)化配置和區(qū)域生態(tài)可持續(xù)管理提供科學(xué)的指導(dǎo)和參考。本研究取得的進(jìn)展如下:(1)采用實(shí)測(cè)徑流數(shù)據(jù),對(duì)SWAT分布式水文模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了率定與驗(yàn)證。在率定期,模型的相關(guān)系數(shù)R2和Nash-Sutcliffe效率系數(shù)(NS)分別為0.84和0.75,而在驗(yàn)證期的R2和NS系數(shù)分別為0.78和0.72。根據(jù)相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),R2和NS系數(shù)均大于0.7時(shí)表明模型表現(xiàn)非常好,證明SWAT模型模擬出的結(jié)果在本研究中是可用的。(2)在年際與年內(nèi)尺度上分別分析了雨水資源化潛力的時(shí)空變化趨勢(shì)。在過(guò)去的34年間,研究區(qū)雨水資源化潛力及降雨均有微弱的上升趨勢(shì)。雨水資源化潛力在空間上呈現(xiàn)出東南多西北少的分布規(guī)律。根據(jù)降雨頻率所確定的三類水文年,可知不同水文年的年雨水資源化潛力主要集中在6-9月,并隨著時(shí)間的推移在空間上呈現(xiàn)出由西北角向東南角逐漸遞增的趨勢(shì)。(3)在時(shí)間與空間尺度上分析了不同水文年植被需水量的變化趨勢(shì)。延河流域不同水文年的年內(nèi)植被需水量表現(xiàn)出極為相似的變化趨勢(shì),且主要集中在4-9月。從1996到2012年,研究區(qū)的植被需水量呈現(xiàn)出由東南向西北逐漸遞增的趨勢(shì),造成這種結(jié)果的原因可歸結(jié)于1999年后,西北地區(qū)的農(nóng)用地大規(guī)模地轉(zhuǎn)化為草地與林地,導(dǎo)致需水量增加。(4)計(jì)算并分析了不同水文年時(shí)間和空間尺度上的植被水分適宜度。枯水年、平水年及豐水年的年植被水分時(shí)間適宜度分別為0.59、0.63和0.67,汛期的適宜度較好,基本可保證植被生長(zhǎng)需求。不同水文年空間尺度上的植被水分適宜度分別為0.60、0.74和0.77,且在退耕還林(草)后呈現(xiàn)出由西北角向東南角逐漸遞增的趨勢(shì)。(5)延河流域不同水文年的可被植被利用的有效水及植被需水之間均未達(dá)到一個(gè)良好的平衡點(diǎn),這意味著研究區(qū)的可用水資源并不能完全保證植被生長(zhǎng)所需,需要采取相應(yīng)的供水設(shè)施并在空間上重新規(guī)劃植被類型的分布。在適水度較低的春季可采用灌溉的方式補(bǔ)充植被的缺水量,在雨水供應(yīng)不足的西北部可根據(jù)具體地理?xiàng)l件盡可能地種植草地等需水量較小的植被類型,以此為未來(lái)黃土高原的植被恢復(fù)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供有效的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q948
【圖文】：

圖 2-1 延河流域概況圖Fig. 2-1 The location of the Yanhe River Basin2.2 研究?jī)?nèi)容大規(guī)模的植樹造林帶來(lái)了極大的生態(tài)效益，但也同樣加劇了區(qū)域水資源的緊張局勢(shì)。為了回答黃土高原典型區(qū)近年來(lái)的可用水資源是否足夠支撐植被的用水需求，本研究以延河流域?yàn)槔�，引入植被水分適宜度這一概念，對(duì)研究區(qū)內(nèi)雨水

技術(shù)路線圖

西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文SWAT 模型可根據(jù)數(shù)字高程圖（DEM）自動(dòng)化分子流域。在將 DEM 圖加載進(jìn) SWAT 工程前，需先對(duì)其投影坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。在加載 DEM 圖后，可提前制作或手動(dòng)輸入掩膜范圍。為了減少計(jì)算量，本研究通過(guò)流域邊界提前將研究區(qū)域裁剪完成。下一步為構(gòu)建河網(wǎng)，用戶可通過(guò)定義閾值來(lái)控制子流域的大小。第三步為設(shè)定流域的出水口，即河網(wǎng)的出口，由于本研究用于模型率定和驗(yàn)證的水文站點(diǎn)——甘谷驛水文站并未處在模型自動(dòng)劃分的流域的出水口，因此除了在研究區(qū)出口處設(shè)置出水口外，還需要在甘谷驛水文站點(diǎn)處額外手動(dòng)設(shè)置子流域出水口。最后通過(guò)模型自動(dòng)計(jì)算子流域參數(shù)，完成流域的劃分。本次模擬共將研究區(qū)劃分為 47 個(gè)子流域，如圖 3-1 所示。

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本文編號(hào)：2750131