那曲流域草地演变对产汇流的影响研究

论文摘要

草地是最常见的植被类型之一,总面积占世界陆地表面积的20%,在生态安全和全球气候变化中起着关键作用。在中国,由于全球变暖、人口增长和土地利用过度,约90%的草地总面积在一定程度上退化。青藏高原具有独特的下垫面条件,平均海拔4000m以上。青藏高原被称为地球的“第三极”,对保障中国水安全和生态安全具有重要作用。草地是青藏高原中的主要植被类型,由于该地区生态脆弱性和高寒的自然条件,青藏高原中的草地生态系统对气候变化和人类活动极为敏感。草地覆盖度变化在不同程度上影响了产汇流的过程。虽然有研究表明草地覆盖变化是影响水循环和水资源分布时空变化的重要因素,但对草地覆盖特征与径流产生或过程之间的定量关系知之甚少。因此,更好地了解草地覆盖变化如何影响流域水文过程是水资源规划、管理和可持续发展的关键问题。本文选取青藏高原-那曲流域作为研究区域。在识别气候变化下草地演变特征的基础上,基于室内控制试验,开展了不同草地覆盖度、雨强、坡度下地表产流和壤中流规律分析,着重分析了不同草地覆盖度下的土壤水分运移过程。在此基础上获取关键参数,构建了适用于高寒地区的分布式水文模型。通过设置草地退化情景,剖析了那曲流域草地演变对流域产汇流的影响机理。主要结论如下:（1）那曲流域草地演变基本规律流域植被以草地为主,占90%以上,草地整体呈退化状态,以中轻度退化为主,草地演变时空差异明显。在时间上,草地覆盖19802000年呈增加趋势,20002015年呈现减少态势,整体上呈现减少的态势。流域草地退化存在明显的时空差异性。在空间上,流域中游草地覆盖均高于上游和下游。（2）基于控制实验分析草地覆盖度变化对产汇流的影响随着草地覆盖度的增加,地表径流和壤中流开始产流的时间渐渐增加,草地覆盖度每增加20%,地表径流和壤中流开始产流时间分别增加19.8%和13.4%。随着草地盖度增加,地表径流累积量减少,壤中流累积量增加。草地盖度每增加20%,地表径流累积量减少4.69%。壤中流累积量增加6.66%。雨强、坡度以及草地覆盖度都是影响径流开始时间和径流量的主要因素,从贡献值来看,雨强>坡度>草地覆盖度。（3）基于室内实验草地覆盖度对土壤水的影响随着草地覆盖度的增加,各土层土壤水对降水的开始响应时间减小,在不同的坡度下,草地下土壤水分增量明显高于裸地,且随着草地覆盖的增加,土壤水分增量越大。在10cm土层,随着坡度的增加,土壤水的开始响应时间越短,在20cm以及30cm土层,土壤水的开始响应时间在坡度的变化规律不是很明显。（4）基于WEP-L模型的草地退化对产汇流的影响构建适用于高寒地区分布式水文模型,设置草地覆盖度变化情景,分析草地退化对流域产汇流的影响。结果表明:草地退化越严重,年径流量越大;草地覆盖度每增加20%,径流量相应减少3.2%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景、目的及意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究目的
•     1.1.3 研究意义
•   1.2 国内外相关研究进展
•     1.2.1 高寒地区草地演变对水循环过程的影响
•     1.2.2 高原地区草地与土壤水的互馈关系
•     1.2.3 高寒地区水循环模拟与调控的研究
•     1.2.4 存在问题暨亟待解决的关键问题
•   1.3 主要研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区概况
•   2.1 自然地理条件
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地质地貌
•     2.1.3 河流水系
•     2.1.4 气候水文
•     2.1.5 土壤植被
•     2.1.6 土壤侵蚀
•   2.2 社会经济文化
•     2.2.1 行政区划与人口
•     2.2.2 社会经济与文化
•   2.3 资源现状及开发利用
•     2.3.1 资源现状
•     2.3.2 开发治理情况
•   2.4 存在的主要问题
•   2.5 本章小结
• 第三章 草地覆盖变化规律及其对气候因子的响应
•   3.1 数据来源和处理
•     3.1.1 NDVI数据及其处理
•     3.1.2 气象数据及其处理
•   3.2 分析方法
•     3.2.1 冻融期划分
•     3.2.2 趋势性分析
•     3.2.3 相关性计算
•   3.3 NDVI时间演变规律
•     3.3.1 不同年际和不同年代的NDVI时间变化
•     3.3.2 不同冻融期NDVI的时间变化
•   3.4 NDVI空间演变规律
•     3.4.1 多年平均和不同年代的NDVI空间分布
•     3.4.2 不同冻融期NDVI的空间分布
•   3.5 NDVI变化程度
•     3.5.1 多年变化程度
•     3.5.2 不同冻融期退化程度
•   3.6 高寒草甸对主要气候因子的响应
•     3.6.1 主要气候因子变化特征
•     3.6.2 植被与降水、气温的相关性
•   3.7 本章小结
• 第四章 草地覆盖度对产流过程的影响机理控制实验研究
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 实验前期准备
•     4.1.2 实验装置制作
•     4.1.3 实验方案设计
•     4.1.4 试验测量项目及统计方法
•   4.2 草地覆盖度对地表径流的影响
•     4.2.1 对径流开始产流时间的影响
•     4.2.2 对地表径流过程的影响
•     4.2.3 地表径流累积流量过程线进行回归分析
•   4.3 草地覆盖度对壤中流的影响
•     4.3.1 对开始产流时间的影响
•     4.3.2 对壤中流过程的影响
•   4.4 产流量影响因素分析
•     4.4.1 影响地表产流的因素
•     4.4.2 影响壤中流产流的因素
•   4.5 本章小结
• 第五章 草地覆盖度对土壤水分的影响及成因试验研究
•   5.1 不同草地覆盖条件下土壤水分动态变化过程
•     5.1.1 次降雨过程中土壤水分实时动态变化规律
•     5.1.2 不同降雨情景下土壤水分实时动态变化规律
•   5.2 不同前期土壤含水率下的土壤水分动态变化过程
•   5.3 不同草地覆盖度对土壤入渗的影响
•   5.4 本章小结
• 第六章 基于WEP-L模型的草地覆盖度对产汇流的影响
•   6.1 WEP-L模型介绍
•     6.1.1 模型概述
•     6.1.2 模型构造
•   6.2 要素过程模拟理论与方法
•     6.2.1 能量循环模拟
•     6.2.2 水分循环过程
•   6.3 模型数据输入及计算单元离散化
•     6.3.1 地形数据
•     6.3.2 土壤数据
•     6.3.3 土地利用
•     6.3.4 单元划分
•     6.3.5 气象数据
•   6.4 数据格式化处理及对应参数
•     6.4.1 植被数据
•     6.4.2 土壤数据参数
•     6.4.3 汇流数据参数
•   6.5 模型校验
•     6.5.1 数据资料
•     6.5.2 校验准则
•     6.5.3 模型参数率定及其校验分析
•   6.6 草地退化情景的水文过程响应
•     6.6.1 草地退化情境方案构建
•     6.6.2 径流对草地退化的响应
•   6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
•   7.1 主要结论
•   7.2 创新点
•   7.3 展望
• 参考文献
• 博士期间参加的项目和主要学术成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 严登明

导师: 宋新山

关键词: 那曲流域,草地演变,产汇流,分布式水文模型

来源: 东华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 地球物理学,畜牧与动物医学

单位: 东华大学

分类号: P333;S812

DOI: 10.27012/d.cnki.gdhuu.2019.000558

总页数: 122

文件大小: 17383K

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