黄河水源涵养区近60 a降水、气温和径流演变及其对水源涵养的影响

明确水源涵养量时空演变特征及其主要影响因素,是提升区域水源涵养功能的重要前提。目前相关研究多关注影响因素和水源涵养量的相关关系,缺少对影响因素时空变化特征的分析,而且因地区不同,驱动要素的影响也存在差异。本文以黄河水源涵养区为研究对象,基于气象、水文、土壤、地形等数据,运用Pettitt、M-K趋势检验、小波分析和InVEST模型对降水、气温和径流的演变特征及其对水源涵养的影响进行分析。结果表明:(1)兰州以上地区(兰州站上游的黄河干支流地区)降水以8.06 mm/10a的趋势增加,渭河南山支流和伊洛河分别以0.15 mm/10a和2.62 mm/10a的速率波动减少。三区气温都呈上升趋势。三区径流分别以5.87×10^(7)、5.68×10^(7)和2.82×10^(7) m^(3)/a的趋势减少;(2)降水、气温和径流存在多种尺度的周期变化特征,在大尺度能量波动较大;(3)兰州以上地区多年平均水源涵养量为8.77×10^(9) m^(3),渭河南山支流为1.73×10^(9) m^(3),伊洛河为7.91×10^(8) m^(3)。兰州以上地区水源涵养总量最大,伊洛河单位面积水源涵养量最大;(4)1960—2019年,三区水源涵养量都呈下降趋势;(5)水源涵养量同降水和径流呈显著正相关关系,同气温呈负相关关系。本研究可为黄河水源涵养区水资源管理和生态保护提供依据。

基于分布式水文模型的水源涵养不同功能评估方法——以渭河涵养区为例

为了实现水源涵养量计算和不同功能的综合评估,基于分布式水文模型(WEP-L)提出了一种新方法,即利用WEP-L模型计算次降水过程中降水量和地表产流、冠层截留量的差值作为水源涵养量,并分别评估削洪(地表径流量)、补枯(地下径流量)、维持植被生态系统用水(植被蒸腾量)等不同水源涵养功能的评估方法。为了验证该方法的合理性,以渭河流域咸阳站以上区域为例,对比了该方法和InVEST模型方法的计算结果,由于两种方法在评估内容和使用模型上都存在差异,为了保证计算结果的可比性,先对比了基于相同评价内容的WEP-L模型法I和InVEST模型方法,再对比了基于不同评价内容的WEP-L模型法I和WEP-L模型法II,结论如下:基于相同评价内容的WEP模型法I和InVEST模型法计算结果数值接近,研究区2000—2018年水源涵养量年均值分别为12.43 mm(5.76亿m~3)和12.08 mm(5.6亿m~3),两种方法所得结果空间分布特征相似,稍有差异之处与InVEST模型的参数没有经过本地化处理有关;基于不同评价内容的WEP-L模型法Ⅰ和WEP-L模型法II计算结果数值相差较大,研究区2000—2018年水源涵养量均值分别为12.43 mm和432.57 mm,空间分布特征上有差异的地方分布于研究区的北部、东部及东北部,主要与两种方法评价时是否考虑蒸散发有关。WEP-L模型法II评估结果中削洪、补枯、维持植被生态系统用水等功能多年变化趋势分别为:2006—2010年期间增加、2012年以后下降以及增加。2012年后补枯功能和维持植被生态系统用水功能之间可能存在权衡关系。通过不同方法计算结果差异原因分析,证明了基于WEP-L模型的不同涵养功能评估方法的合理性,其结果也可为渭河涵养区水资源和生态保护策略的制定提供更多依据。