基于In VEST模型和SWAT模型的秦岭北麓水源涵养时空格局分析—

基于In VEST模型和SWAT模型的秦岭北麓水源涵养时空格局分析——以沣河中上游流域为例

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中文摘要：生态系统水源涵养功能正常与否关乎到区域生态系统的稳定性，定量评估水源涵养功能对区域生态系统管理和生态文明建设具有重要意义。不同的定量评估模型或多或少存在一定的区域局限性，而把两个模型共同应用在同一流域，能够有效避免误差，使得评估结果更加准确，以期实现区域生态环境保护的细致化监管。本文从水文模型选择的角度出发，以秦岭北麓沣河中上游流域为研究区，基于传统分布式水文模型SWAT模型、最新的生态系统服务评估模型InVEST模型和区域水量平衡法对流域2008—2016年的年、季、月时间尺度的产水能力和水源涵养能力进行了定量评估。同时利用地理探测器、相关分析、回归分析和趋势线分析法揭示了流域产水能力和水源涵养能力时空变化的影响因素。研究结果表明：（1）SWAT模型和InVEST模型均能在河流流域产水能力和水源涵养研究中发挥作用。本文年尺度上SWAT模型产水能力和水源涵养能力评估结果小于InVEST模型评估结果。表现为InVEST模型评估的流域多年平均产水能力为156~526mm，SWAT模型评估的流域多年平均产水能力为12~265mm；InVEST模型评估的流域多年平均水源涵养能力为44~491mm，SWAT模型评估的流域多年平均水源涵养能力为5~264mm。这可能是由各自模型原理、输入数据的精度、模型检验结果、水源涵养评估方法的选择以及与对比研究区的空间异质性共同造成的。（2）在不同时间尺度下两个模型的评估精度有所差异。经验证，沣河流域水源涵养年尺度评估InVEST模型较SWAT模型更合适；季节尺度和月尺度SWAT模型优势明显。（3）秦岭北麓沣河中上游流域产水能力和水源涵养能力时空分布特征具有一致性。在时间分布上，从1月到12月流域产水能力和水源涵养能力呈现出先增强后减弱的趋势，其中1~4月和11~12月较弱，5~10月较强，9月份该流域产水能力和水源涵养能力最强。各季节中夏秋两季产水能力和水源涵养能力较强，春季次之，冬季最弱。在空间分布上，流域平均年、季节、月产水能力和水源涵养能力均呈现越靠近秦岭主脊越强。（4）气候因子是沣河中上游流域产水能力和水源涵养能力时空分布的主导因素，但产水能力也直接影响着水源涵养能力的分布。具体表现为，降水量相对较多的流域上游山区产水能力和水源涵养能力较强，在蒸散发较强且受人类活动干扰的中游产水能力和水源涵养能力较弱。同时，产水能力和水源涵养能力的年内变化与降水量的年内变化特征一致，在降水量较多的夏秋季节(主要是7~9月份)，流域的产水能力呈现最强。（5）对沣河中上游流域年内水源涵养能力的分析发现，在SWAT模型评估结果前提下，5~10月份均能够满足流域的平均要求；季节尺度的夏秋两季也能满足要求。以上研究结果可为沣河中上游流域生态环境建设提供帮助。

作者：

冯娟

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关键词：

水源涵养 SWAT模型 InVEST模型时空格局

授予学位：

硕士

学科专业：

自然地理学

导师：

刘康

学位年度：

2021

学位授予单位：

西北大学

语种：

中文

中图分类号：