气候变化和人类活动对流域径流及其年内分配的影响
The effects of climate change and human actions on runoff and its seasonal variation
郭心仪 1贾雨凡 2范丽丽 3王国庆1
作者信息
- 1. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210029;长江保护与绿色发展研究院,江苏南京 210098;河海大学 水安全与水科学协同创新中心,江苏 南京 210098
- 2. 长江保护与绿色发展研究院,江苏南京 210098;河海大学 水安全与水科学协同创新中心,江苏 南京 210098;河海大学 水文水资源学院,江苏 南京 210098
- 3. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210029
- 折叠
摘要
气候变化和人类活动对流域径流有着显著影响,径流变化的定量归因计算是流域管理的重要工作.采用M-K突变检验界定葫芦河流域径流的基准期和影响期,基于SWAT模型模拟结果量化气候变化、土地利用变化和其他人类活动对流域径流变化的贡献.结果表明:(1)1961-2014年葫芦河流域年径流量先增后减,整体呈下降趋势,1986年变化较为显著.(2)SWAT模型能较好模拟葫芦河流域天然径流量过程,率定期和验证期的纳什效率系数大于 0.74、决定系数大于 0.75.(3)1986-2014年葫芦河流域年均径流量相较于基准期(1961-1985年)减少了 2.95亿m3,其中气候变化、土地利用变化和其他人类活动的贡献分别为 67%、2%和31%;在影响Ⅰ期(1986-1999年)和Ⅱ期(2000-2014年)内,气候变化对径流减少的贡献分别占 96%和 44%,其他人类活动分别占 3%和 52%,土地利用变化分别占 1%和 4%.(4)2000-2014年,土地利用变化和其他人类活动作用下,月径流量均表现为减少;气候变化对径流量的影响在 1月和 12月表现为增加,在其余月份表现为减少.2000年前气候变化是葫芦河流域径流的主要影响因素,2000年后人类活动是葫芦河流域径流的主要影响因素.研究结果可为土地利用结构优化和水资源合理利用提供参考.
Abstract
The impacts of climate change and human activities on basin runoff are crucial for effective basin management.This study employs the M-K mutation test to determine the baseline and impact periods of runoff in the Hulu River basin.Based on simulation results from the SWAT model,the contributions of climate change,land use change,and other human activities to runoff changes in the basin are quantified.The findings indicate that:(1)The annual runoff in the Hulu River basin exhibited an initial increase followed by a decrease from 1961 to 2014,displaying an overall declining trend,with a notable change occurring in 1986.(2)The SWAT model effectively reproduces the natural runoff process in the Hulu River basin,meeting the criteria of Nash Sutcliffe efficient coefficient(NS)>0.74 and coefficient of determination(R2)>0.75 for both the calibration and validation periods.(3)The average annual runoff in the Hulu River basin during 1986-2014 decreased by 295 million m3 compared to the base period(1961-1985).Climate change,land use change,and other human activities contributed 67%,2%,and 31%,respectively.Within impact periods I(1986-1999)and II(2000-2014),climate change accounted for 96%and 44%of the runoff reduction,while other human activities contributed 3%and 52%,and land use changes contributed 1%and 4%,respectively.(4)During 2000-2014,both land use change and other human activities led to a decrease in monthly runoff.Climate change influenced runoff with an increase in January and December and a decrease in the remaining months.Overall,climate change was the primary factor influencing runoff in the Hulu River basin before 2000,whereas human activities took precedence after 2000.These findings provide valuable insights for optimizing land use patterns and promoting the sustainable utilization of water resources.
关键词
流域管理/径流变化/气候变化/人类活动/SWAT模型/归因分析/葫芦河流域Key words
watershed management/runoff changes/climate change/human activities/SWAT model/attribution analysis/Hulu River Basin引用本文复制引用
基金项目
国家重点研发计划(十四五)(2021YFC3201104)
国家自然科学基金(U2243228)
国家自然科学基金(52121006)
国家自然科学基金(41961124007)
内蒙古自治区"揭榜挂帅"项目(2023JBGS0007)
出版年
2024
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