赣江源头流域植被变化的水文响应模拟研究

摘 要: 应用2 个分布式水文模型( SWAT 和Topmodel 模型) , 对赣江流域的源头) ) ) 梅江流域20 年内的植被变化所造成的生态水文响应做出了模拟研究。根据2 个模型不同的特点, 设计了不同的模拟方案, 使用SWAT 模型模拟径流量的变化, T opmodel 模型模拟汇流过程的变化。模拟得到的结果是: 排除研究时间段内流域气候变化的影响, 仅变换流域下垫面的属性, 植被的变化对流域水文特征产生了明显影响, 在整个梅江流域的范围内, 2000 年的年径流总量比1987 年增加了141 6%; 在其子流域) ) ) 琴江流域, 1995~ 2000 年的7 次洪峰峰值径流出现时间比1987 年延迟, 峰值径流量减少约5%。这说明从上世纪80 年代开始在该流域内进行的植树造林和国土整治工作,即江西省/ 山江湖工程0 , 对流域的生态健康具有良好的回馈效应。

    流域源头是整个流域中的一个重要生态功能区, 目前我国流域源头面临的主要问题是自然生态
环境的持续退化和人类活动的不断压迫, 导致区域内森林草场退化, 土地沙化, 土壤和植被涵养水源能力降低; 水土侵蚀严重, 流失的大量泥沙淤塞下游河道、水库、湖泊; 污染, 包括工业污染和农业非点源污染加剧, 这不仅对源头区域的可持续发展构成严重威胁, 更危急下游乃至整个流域的生态环境健康和经济社会生态的可持续性[ 1~ 5] 。梅江流域地处中国南方典型的红壤侵蚀丘陵地区, 上世纪80 年代区内水土流失严重, 期间进行了大规模的国土整治, 生态状况有所好转。虽然国内已经对森林水文生态效应的集水区按不同的气候带进行了比较全面的总结[ 6] , 但森林变化的水文效应有强烈的地域特点, 不同的水文研究区、不同的水文响应尺度得到的结果差别较大[ 7] 。本文将梅江流域作为研究实验区, 探讨在人类活动影响下造成的植被变化对该流域水文特征的影响。
    当前遥感与地理信息系统技术越来越多的应用到研究流域下垫面物理性质的改变导致的水文效
应, 探讨各变量之间的相互联系以及导致这些变化的自然和人类因素的分量。这类研究通常首先应用遥感技术对流域的自然地理要素进行数据提取, 再结合地理信息软件建立区域自然环境的空间数据库, 最后使用一些专门软件, 如水文软件、生态模拟软件和景观分析软件, 对区域的生态环境要素进行定量模拟分析, 其对象包括流域的水文和气候变化,土地覆被变化和植被覆盖度、覆盖类型的变化等, 对比各个年代之间的变化, 分析变化趋势, 寻求促使变化的主导因素[ 8~ 13] 。森林水文学中研究植被变化的水文响应常用/ 相似流域对比0和/ 单一流域长时段观测比较02 种方法, 而作为一种新型水文研究和流域管理工具, 分布式水文模型对中小型流域的水文模拟在中国也越来越被接受和使用[ 13] 。分布式水文模型体现了流域的空间异质性, 能够反映气候和下垫面的空间分布对流域降雨径流形成的影响, 揭示气候变化及人类活动改变下垫面对水循环的复杂影响[ 14] , 并且模型的参数可灵活的设定[ 8, 9] , 为设定不同的下垫面或气象情景进行模拟研究提供了条件。