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1、环境科学专业毕业论文环境科学专业毕业论文 精品论文精品论文 基于植被和冻土协同影响的基于植被和冻土协同影响的江河源区水循环研究江河源区水循环研究关键词：全球变化关键词：全球变化 植被盖度植被盖度 径流过程径流过程 水热过程水热过程 冻土水文模型冻土水文模型摘要：全球变化和人类活动下的江河源区水文和能量过程成为维系江河源区作 为“中华水塔”的控制要素，土地利用和气候变化对江河源区高寒生态系统的 水文和水热过程平衡造成了严重的影响。本论文探讨了江河源区气候变化，分 析了土地利用变化及生态系统的稳定性，利用 SWAT 模型研究了土地利用变化对 黄河生态源区径流过程的影响。在长江源区和黄河源区分别选择
2、典型的小流域， 进行水文、能量和生态过程各环节不同时期的实验和观测，开发了一个耦合水 热过程的分布式冻土水文过程模型，基于定点和模型观测数据探讨大气、土壤 与植被水热传输与交换(SVAT)及流域水文过程。 1.江河源区的降水整体呈现 缓慢增加的趋势，降水增加量 4.3mm/10 年；黄河源区南区的 8 个站点存在降水 量下降的趋势，而其他站点的降水量增加；降水变化跟海拔的关系不明显。江 河源区及周边气温存在着明显增高的趋势，平均气温增幅为 0.318/10yr，高 于整个青藏高原整体的增幅水平，气温变化与海拔之间的关系不明显。 作为 江河源区最重要的生态系统草地，20 世纪中期特别是 1986
3、 年以来高覆盖草地 的面积减少，生态系统稳定性减弱；而低覆盖草地的面积增加，生态系统稳定 性增强。水域系统退化中，湖泊的萎缩主要发生在长江源区，而河流的萎缩主 要发生在黄河源区。 20 世纪 80 年代中期以来，黄河生态源区流量减少的速 度越来越快，以玛多站最为明显；同时汛期的洪峰减少速率小于基流。研究表 明，LUCC 对流量变化的影响平均为 19，对枯水期的影响较大，为 28左右。2.在多年冻土区，径流过程存在春汛和夏汛两个明显的汛期，春汛由降水、 积雪融化和冻土活动层融化水组成，而夏汛主要由降雨组成，春末夏初(5-6 月)和 秋季(9-10 月)的径流系数远高于年均值，有些甚至超过了 1，
4、夏季径流系数较 小。 通过在风火山流域的实验研究表明，SRM 融雪径流模型可以成功地应用 于该地区。模拟结果表明：在气温升高 2情况下，流域积雪消融期明显提前， 改变了径流在时间分布上的原有形式，整个水文过程线在时间上明显前移。在 降水增加和减少 10的情况下，流域融雪径流量也随之不同程度的增加和减少， 则当降水增加或者减少 10时，其峰值有较明显的变化。 冻土水文模型对 土壤温度的模拟的整体模型效率系数达到了 0.85 以上，模拟的径流的模型效率 系数达到了 0.731。不同气候情景下的模拟表明未来气候在温度增加 1和降水 增加 10的情境下，蒸散发增幅最大，比现在提高 8.1；温度不变，降
5、水量 减少 10，蒸散发减幅最大，比现在减少 3.1。不同植被盖度下的模拟表明， 植被盖度的退化，使得蒸发量减少，径流增加，同时径流组成发生了变化，地 表径流的比例增大，壤中流的比率减少。 3.随着植被盖度的降低，冻结过程 和融化过程变得迅速，季节冻土冻结开始时间和多年冻土活动层的融化开始时 间显著提前，从而形成了季节冻土冻结深度积分增加而多年冻土活动层冻结深 度积分减少两种相反的趋势。冻结期负等温线和未冻结期正等温线的最大侵入 深度和持续时间随着盖度的降低而增加；但季节冻土融化期温度10等温线 却随植被盖度的降低而减小，季节冻土冻结期温度5等温线对植被盖度的响 应不明显。 多年冻土活动层土壤
6、剖面在 40cm 和 120cm 左右都存在着高含水层，70cm 左右为低含水层；季节冻土在 10cm 和 80cm 左右为高含水层，30cm 左 右为低含水层。植被盖度的降低，导致多年冻土活动层土壤剖面 2060 cm 土 壤水分减少，60120 cm 土壤水分含量在除了冻结期外的三个阶段而增加；而 季节冻土整个土壤剖面的水分含量随植被盖度的降低而减小。 基于冻土水文 模型的模拟表明，植被盖度的退化，吸收的能量减少，净辐射减少。潜热减少， 地热的绝对值增加，从而促使了深层冻土的融化和活动层厚度的增加。正文内容正文内容全球变化和人类活动下的江河源区水文和能量过程成为维系江河源区作为 “中华水塔
7、”的控制要素，土地利用和气候变化对江河源区高寒生态系统的水 文和水热过程平衡造成了严重的影响。本论文探讨了江河源区气候变化，分析 了土地利用变化及生态系统的稳定性，利用 SWAT 模型研究了土地利用变化对黄 河生态源区径流过程的影响。在长江源区和黄河源区分别选择典型的小流域， 进行水文、能量和生态过程各环节不同时期的实验和观测，开发了一个耦合水 热过程的分布式冻土水文过程模型，基于定点和模型观测数据探讨大气、土壤 与植被水热传输与交换(SVAT)及流域水文过程。 1.江河源区的降水整体呈现 缓慢增加的趋势，降水增加量 4.3mm/10 年；黄河源区南区的 8 个站点存在降水 量下降的趋势，而其
8、他站点的降水量增加；降水变化跟海拔的关系不明显。江 河源区及周边气温存在着明显增高的趋势，平均气温增幅为 0.318/10yr，高 于整个青藏高原整体的增幅水平，气温变化与海拔之间的关系不明显。 作为 江河源区最重要的生态系统草地，20 世纪中期特别是 1986 年以来高覆盖草地 的面积减少，生态系统稳定性减弱；而低覆盖草地的面积增加，生态系统稳定 性增强。水域系统退化中，湖泊的萎缩主要发生在长江源区，而河流的萎缩主 要发生在黄河源区。 20 世纪 80 年代中期以来，黄河生态源区流量减少的速 度越来越快，以玛多站最为明显；同时汛期的洪峰减少速率小于基流。研究表 明，LUCC 对流量变化的影响
9、平均为 19，对枯水期的影响较大，为 28左右。2.在多年冻土区，径流过程存在春汛和夏汛两个明显的汛期，春汛由降水、 积雪融化和冻土活动层融化水组成，而夏汛主要由降雨组成，春末夏初(5-6 月)和 秋季(9-10 月)的径流系数远高于年均值，有些甚至超过了 1，夏季径流系数较 小。 通过在风火山流域的实验研究表明，SRM 融雪径流模型可以成功地应用 于该地区。模拟结果表明：在气温升高 2情况下，流域积雪消融期明显提前， 改变了径流在时间分布上的原有形式，整个水文过程线在时间上明显前移。在 降水增加和减少 10的情况下，流域融雪径流量也随之不同程度的增加和减少， 则当降水增加或者减少 10时，其
10、峰值有较明显的变化。 冻土水文模型对 土壤温度的模拟的整体模型效率系数达到了 0.85 以上，模拟的径流的模型效率 系数达到了 0.731。不同气候情景下的模拟表明未来气候在温度增加 1和降水 增加 10的情境下，蒸散发增幅最大，比现在提高 8.1；温度不变，降水量 减少 10，蒸散发减幅最大，比现在减少 3.1。不同植被盖度下的模拟表明， 植被盖度的退化，使得蒸发量减少，径流增加，同时径流组成发生了变化，地 表径流的比例增大，壤中流的比率减少。 3.随着植被盖度的降低，冻结过程 和融化过程变得迅速，季节冻土冻结开始时间和多年冻土活动层的融化开始时 间显著提前，从而形成了季节冻土冻结深度积分增
11、加而多年冻土活动层冻结深 度积分减少两种相反的趋势。冻结期负等温线和未冻结期正等温线的最大侵入 深度和持续时间随着盖度的降低而增加；但季节冻土融化期温度10等温线 却随植被盖度的降低而减小，季节冻土冻结期温度5等温线对植被盖度的响 应不明显。 多年冻土活动层土壤剖面在 40cm 和 120cm 左右都存在着高含水 层，70cm 左右为低含水层；季节冻土在 10cm 和 80cm 左右为高含水层，30cm 左 右为低含水层。植被盖度的降低，导致多年冻土活动层土壤剖面 2060 cm 土 壤水分减少，60120 cm 土壤水分含量在除了冻结期外的三个阶段而增加；而 季节冻土整个土壤剖面的水分含量随
12、植被盖度的降低而减小。 基于冻土水文模型的模拟表明，植被盖度的退化，吸收的能量减少，净辐射减少。潜热减少， 地热的绝对值增加，从而促使了深层冻土的融化和活动层厚度的增加。 全球变化和人类活动下的江河源区水文和能量过程成为维系江河源区作为“中 华水塔”的控制要素，土地利用和气候变化对江河源区高寒生态系统的水文和 水热过程平衡造成了严重的影响。本论文探讨了江河源区气候变化，分析了土 地利用变化及生态系统的稳定性，利用 SWAT 模型研究了土地利用变化对黄河生 态源区径流过程的影响。在长江源区和黄河源区分别选择典型的小流域，进行 水文、能量和生态过程各环节不同时期的实验和观测，开发了一个耦合水热过
13、程的分布式冻土水文过程模型，基于定点和模型观测数据探讨大气、土壤与植 被水热传输与交换(SVAT)及流域水文过程。 1.江河源区的降水整体呈现缓慢 增加的趋势，降水增加量 4.3mm/10 年；黄河源区南区的 8 个站点存在降水量下 降的趋势，而其他站点的降水量增加；降水变化跟海拔的关系不明显。江河源 区及周边气温存在着明显增高的趋势，平均气温增幅为 0.318/10yr，高于整 个青藏高原整体的增幅水平，气温变化与海拔之间的关系不明显。 作为江河 源区最重要的生态系统草地，20 世纪中期特别是 1986 年以来高覆盖草地的面 积减少，生态系统稳定性减弱；而低覆盖草地的面积增加，生态系统稳定性
14、增 强。水域系统退化中，湖泊的萎缩主要发生在长江源区，而河流的萎缩主要发 生在黄河源区。 20 世纪 80 年代中期以来，黄河生态源区流量减少的速度越 来越快，以玛多站最为明显；同时汛期的洪峰减少速率小于基流。研究表明， LUCC 对流量变化的影响平均为 19，对枯水期的影响较大，为 28左右。 2.在多年冻土区，径流过程存在春汛和夏汛两个明显的汛期，春汛由降水、积 雪融化和冻土活动层融化水组成，而夏汛主要由降雨组成，春末夏初(5-6 月) 和秋季(9-10 月)的径流系数远高于年均值，有些甚至超过了 1，夏季径流系数 较小。 通过在风火山流域的实验研究表明，SRM 融雪径流模型可以成功地应
15、用于该地区。模拟结果表明：在气温升高 2情况下，流域积雪消融期明显提 前，改变了径流在时间分布上的原有形式，整个水文过程线在时间上明显前移。 在降水增加和减少 10的情况下，流域融雪径流量也随之不同程度的增加和减 少，则当降水增加或者减少 10时，其峰值有较明显的变化。 冻土水文模 型对土壤温度的模拟的整体模型效率系数达到了 0.85 以上，模拟的径流的模型 效率系数达到了 0.731。不同气候情景下的模拟表明未来气候在温度增加 1和 降水增加 10的情境下，蒸散发增幅最大，比现在提高 8.1；温度不变，降 水量减少 10，蒸散发减幅最大，比现在减少 3.1。不同植被盖度下的模拟 表明，植被盖
16、度的退化，使得蒸发量减少，径流增加，同时径流组成发生了变 化，地表径流的比例增大，壤中流的比率减少。 3.随着植被盖度的降低，冻 结过程和融化过程变得迅速，季节冻土冻结开始时间和多年冻土活动层的融化 开始时间显著提前，从而形成了季节冻土冻结深度积分增加而多年冻土活动层 冻结深度积分减少两种相反的趋势。冻结期负等温线和未冻结期正等温线的最 大侵入深度和持续时间随着盖度的降低而增加；但季节冻土融化期温度10 等温线却随植被盖度的降低而减小，季节冻土冻结期温度5等温线对植被盖 度的响应不明显。 多年冻土活动层土壤剖面在 40cm 和 120cm 左右都存在着 高含水层，70cm 左右为低含水层；季节冻土在 10cm 和 80cm 左右为高含水层， 30cm 左右为低含水层。植被盖度的降低，导致多年冻土活动层土壤剖面 2060 cm 土壤水分减少，60120 cm
