延河流域植被水分适宜度时空评价

论文摘要

黄土高原退耕还林还草工程的实施以来,区域生态恢复良好,植被覆盖度得到了很大提升,为区域生态系统的可持续发展发挥了重要作用。然而,由于黄土高原历来干旱缺水,加之区域可用水量的时空分布高度异质性,植被恢复过程中的高需水与区域可用水量的低供给之间的矛盾将是威胁区域植被系统可持续发展的重要因素。降雨是区域可用水资源的最主要来源,但只有通过降雨径流调控技术将其转化为土壤有效水分,才能供植被所吸收利用。要回答区域的可用水资源能否支撑植被恢复的用水需求,必须对可被植被利用的水资源量与植被生长需水之间的平衡关系进行定量的探究,本文将可用水资源量与植被需水的平衡关系定义为植被水分适宜度。延河流域作为黄土高原丘陵沟壑区典型区,区域干旱频发、水土流失严重且降雨时空分配严重不均。基于此,本研究选取延河流域作为研究对象,利用分布式水文模型和改进的Shuttleworth-Wallace双源蒸散发模型（S-W模型）对延河流域的植被水分适宜度进行了定量评价,旨在为黄土高原的植被优化配置和区域生态可持续管理提供科学的指导和参考。本研究取得的进展如下:（1）采用实测径流数据,对SWAT分布式水文模型的模拟结果进行了率定与验证。在率定期,模型的相关系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数（NS）分别为0.84和0.75,而在验证期的R2和NS系数分别为0.78和0.72。根据相关的评价标准,R2和NS系数均大于0.7时表明模型表现非常好,证明SWAT模型模拟出的结果在本研究中是可用的。（2）在年际与年内尺度上分别分析了雨水资源化潜力的时空变化趋势。在过去的34年间,研究区雨水资源化潜力及降雨均有微弱的上升趋势。雨水资源化潜力在空间上呈现出东南多西北少的分布规律。根据降雨频率所确定的三类水文年,可知不同水文年的年雨水资源化潜力主要集中在6-9月,并随着时间的推移在空间上呈现出由西北角向东南角逐渐递增的趋势。（3）在时间与空间尺度上分析了不同水文年植被需水量的变化趋势。延河流域不同水文年的年内植被需水量表现出极为相似的变化趋势,且主要集中在4-9月。从1996到2012年,研究区的植被需水量呈现出由东南向西北逐渐递增的趋势,造成这种结果的原因可归结于1999年后,西北地区的农用地大规模地转化为草地与林地,导致需水量增加。（4）计算并分析了不同水文年时间和空间尺度上的植被水分适宜度。枯水年、平水年及丰水年的年植被水分时间适宜度分别为0.59、0.63和0.67,汛期的适宜度较好,基本可保证植被生长需求。不同水文年空间尺度上的植被水分适宜度分别为0.60、0.74和0.77,且在退耕还林（草）后呈现出由西北角向东南角逐渐递增的趋势。（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间均未达到一个良好的平衡点,这意味着研究区的可用水资源并不能完全保证植被生长所需,需要采取相应的供水设施并在空间上重新规划植被类型的分布。在适水度较低的春季可采用灌溉的方式补充植被的缺水量,在雨水供应不足的西北部可根据具体地理条件尽可能地种植草地等需水量较小的植被类型,以此为未来黄土高原的植被恢复和区域可持续发展提供有效的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景、目的与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 雨水资源化潜力研究进展
•     1.2.2 SWAT分布式水文模型研究进展
•     1.2.3 植被需水量相关研究进展
•     1.2.4 黄土高原植被水分适宜度的相关研究
•   1.3 存在问题和不足
• 第二章 研究内容与方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容
•   2.3 数据来源
•   2.4 研究方法与技术路线
•     2.4.1 Mann-Kendall趋势分析法
•     2.4.2 雨水资源化潜力计算方法
•     2.4.3 植被需水量计算
•     2.4.4 植被水分适宜度计算
•     2.4.5 技术路线
• 第三章 雨水资源化潜力时空变化过程模拟
•   3.1 SWAT模型的构建
•     3.1.1 SWAT模型数据库的建立
•     3.1.2 模型输入与运行
•     3.1.3 SWAT模型的率定与验证
•   3.2 雨水资源化潜力时空分布情况
•   3.3 小结
• 第四章 基于S-W双源蒸散法模型的植被需水量计算
•   4.1 各参数的确定
•     4.1.1 气象参数
•     4.1.2 辐射参数
•     4.1.3 遥感数据
•     4.1.4 阻力参数
•   4.2 植被需水量时空变化趋势
•     4.2.1 植被需水量时间变化趋势
•     4.2.2 植被需水量空间变化趋势
•   4.3 小结
• 第五章 植被水分适宜度时空变化过程评价
•   5.1 植被水分适宜度时间变化
•     5.1.1 枯水年植被水分时间适宜度
•     5.1.2 丰水年植被水分时间适宜度
•     5.1.3 平水年植被水分时间适宜度
•   5.2 植被水分适宜度空间变化
•     5.2.1 枯水年植被水分空间适宜度
•     5.2.2 丰水年植被水分空间适宜度
•     5.2.3 平水年植被水分空间适宜度
•   5.3 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 焦梦妍

导师: 赵西宁

关键词: 黄土高原,植被恢复,雨水资源化潜力,植被需水量,植被水分适宜度

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家重点研发计划课题(编号:2016YFC0401301),陕西省自然科学基础研究计划项目(编号:2016JQ5076)

分类号: Q948

总页数: 62

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