汤旺河流气候变异和土地利用变化对河川径流量的影响

1、 东北林业大学硕士学位论文汤旺河流气候变异和土地利用变化对河川径流量的影响姓名：刘文彬申请学位级别：硕士专业：生态学指导教师：蔡体久201006 随着全球气候变化和人类活动的日益增强，水资源的时空分布正在发生着明显的改变。研究区域气候变异规律、土地利用变化及其水文水资源的响应对于揭示气候、水文和人类社会系统的相互作用机制、水资源的合理利用和区域的可持续发展具有重要的意义。本文以位于小兴安岭地区的汤旺河流域为研究对象，根据流域年的气象、水文和土地利用资料，采用线性和非线性方法相结合的方式，分析了气候、水文要素的变化趋势及其与人类活动之间的关系。结果表明：秋两季次之，但温度变化的空间分布存在一定的

2、差异。流域年降水量表现出下降趋势，但变化趋势不显著，夏季和秋季降水有所下降，春季和冬季降水量有所上升。用地的面积有所增加，说明流域过去的几十年间主要发生的土地利用变化模式是林地和水体饕nj5向耕地、草地和城市用地的转化，森林面积和质量的变化是引起汤旺河流域水文水资源变化主要的人类活动类型。略有增加，洪峰径流量有所减少。流域春季各月多年径流量变化比较剧烈，春季和冬季径流量有增加趋势，夏季和秋季径流量有所减少。枯水径流量的变化与年均径流量具有类似的趋势，但春季枯水径流量表现出显著的增加趋势，各季洪峰径流量均表现出减少趋势。径流的未来趋势预测结果表明，未来年均径流量仍将持续减少，但枯水径流量和洪峰径

3、流量将有所增加，径流的各季分布将更加不均匀，未来可能出现持续的干旱年。的枯水径流量，这对于缓解流域春旱可能具有积极意义。未来随着温度和降水量的升高，径流量的变化率将有所增加。土地利用变化尤其是森林采伐活动对的径孀拧疤烊涣直；的实施，森林采伐，毁林开荒，湿地破坏等活动有所减弱，人类活动对于水文水资源的干扰也有所减轻，但随着流域范围内人口用水的增加和水利设施的建设，这种干预在未来可能会有所增强，这就需要进行大量的科学研究，合理的规划、开发和利用水资源，维持水资源的可持续发展。 甌 他鰐 瓼琯 琧竜 甌 ，琣琣 襰 ， 瑆他 课题背景和研究意义随着全球气候暖化，我国呈现出明显的暖干趋势，导致了天然水

4、资源量不断减少，水资源的供需矛盾日益突出。与此同时，随着社会经济的发展，人类活动对流域水循环的干预强度越来越大，不仅通过改变下垫面条件影响了天然的水循环系统，而且形成了日益增强的人工侧支水循环系统。流域水文过程受气候变异和地表人类活动的双重影响，他们往往同时发生，相互作用，深刻影响着区域乃至全球的水资源的时空分布，引发水资源短缺、生态环境恶化、地面沉降以及海水倒灌等一系列水资源环境恶化的问题。然变化和人类活动对流域径流的影响研究对于环境变化条件下的水资源规划、水资源合理配置和可持续的水资源管理具有十分重要的科学意义和应用价值汤旺河流域位于黑龙江省小兴安岭地区的东南部，流域面积为，是松花江的主要

5、支流，为典型的山地森林流域。流域内约的区域被森林覆盖，生态环境良好，生物多样性丰富，森林对于径流量具有很强的调节作用贝加尔湖地区是气候变化的“热点一地区【，位于该地区东南缘的汤旺河流域在过去的几十年间也表现出显著的增温趋势，年际和季节降水的时空分布变化明显同时，该地区也是土地利用急剧变化，人地关系作用比较强烈的地区。世纪中后期，汤旺河流域毁林开荒现象比较严重，森林面积和质量有了一定降低，耕地面积有所增加，近十几年来，政府加大了森林保护的力度，严格控制采伐量，建立多个自然保护区，森林的面积和质量有所提高但是，随着人口的增长和经济的发展，人工侧支水循环在整个自然社会水循环系统中的影响也会越来越大，

6、这些因素共同作用，影响着该区域的水循环过程目前气候变化以及人类活动对水文水资源的影响研究，大多集中在长江、黄河等主要流域以及西北等干旱地区的河流，而北方寒区诸流域却鲜有研究。其原因主要是西北、西南大部分地区的水资源问题已经相当突出，水资源问题已经对人类的生产生活产生了重大的影响，因此引起了水文学、生态学、环境科学多诸多领域的专家学者更多的关注。东北地区地处湿润、半湿润地区，尽管水资源问题并没有突出的显现，但气候变化以及人类活动的影响也十分突出，因此，在水资源问题凸显之前了解特定区域气候变化以及人类活动对水文水资源的影响以及它们的相互作用机制，了解森林对于水文水资源的作用和影响，积极地制定有效对

7、策对于指导汤旺河流域水资源管理，维持流域水资源的可持续发展具有十分重要的理论和现实意义。 从世纪年代起人类开始普遍关注环境变化，而气候变化是人类面临的最严重的环境问题。指出在过去的世纪，全球平均温度上升了，而且这种趋势可能还将持续。不断上升的温度可能使水循环更活跃，并且使大气圈的持水能力有所增强【】。气候系统的变化导致降水时空分布的不均匀，影响了地表时间和空间关于气候变化对水文水资源的影响研究起步于世纪年代后期，世界气象组织候影响研究计划、全球能量水循环实验认钅康难芯俊闣出版了气候变化对水文水资源影响的综述报告，并推荐了一些检验和评价方法嘲。年在日本召开了以气候变化，大气圈和水圈的相互作用和影

8、响，大尺度气候和水文模拟技术为主题的第二届国际气象和大气物理科学、第四届水文科学牛甀联合大会，水文学家开始注意环境变化中土壤植被水的全球性研究，推动了水文水资源科学的发展辏诤衫季傩械腎娜虮浠蒲蠡岷偷诹霫大会中，全球变化和人类活动影响下的水文循环及其时空演变规律研究成为世纪水科学面蒸发、河流径流变化和水资源系统影响作用大小的量化方法；气候变化和人类活动对区域水文影响的辨识方法；气候变化对水资源利用的影响和分析模型佟】。近些年国际上关于气候变化对于水文水资源的影响研究，更充分的考虑了水文的非线性、不确定性和尺度效应，综合运用非线性、灰色性、不确知性以及系统技术的理论和方法，同时借助各种水文模型，定

9、量的评价气候变化对于水文过程的影响，进行水资源变化的评价和模拟。如等模拟了不同气候情景下的美国州黑山地区水文对气候变化的响应，结果显示温度升高妫昃读髁考跎；降雨增加，年径流量增加等研究了全球雪盖区，尤其是由冰雪融水补给用水的地区气候变暖对水资源的影响，研究表明气候变暖可以导致春季融雪径流的提前，一些区域甚至在冬季或早春出现全年最大洪峰径流【蚐肕遣问煅榉椒教至嗣拦鶰地区河流的径流量变化与气候变化的关系，结果表明洪峰径流量与发生天数随着夏季降雨的增多有所增加，夏季和冬季的基流我国从到年间，在中国科学院、国家自然科学基金、国家科委以及水利号：捌蛞斐晕夜试吹挠跋煦兄导白酆掀兰垡编号： 等科技项目的攻关

10、，重点探讨了气候变化背景下我国水文气象要素的变化和趋势，分析了水资源系统对气候变化的敏感性和脆弱性，定量评价了气候变化和人类活动对河川径流的影响，研究了我国北方干旱地区未来的气候情势、人类活动和干旱化相互作用关系探讨了汉江流域水文气象变量的变化趋势以及径流对于气候变异和水资源管理的响应，研究表明汉江流域大部分地区温度有明显上升的趋势，流域年均、春季和冬季径流有减少的趋势，通过模拟认为汉江流域温度升高将导致径流量的减少，降水增加将导致径流量增加【”】。等通过对西北干旱地区石羊河流域气候变化和人类活动对于径流的影响研究表明，流域大部分集水区径流具有明显的减少趋势，气候变化对于径流变填洼、下渗等水文

11、要素以及产汇流过程密切相关，它通过影响流域的蒸发机制以及土地覆盖类型与程度改变地表径流的初始条件，从而对流域水文过程产生重要的影响【随着人口的增加和土地利用变化的加剧，由此而产生的水问题越来越突出，土地利用变化对流域水文水资源的影响也得到了国内外众多组织和学者的关注世纪年代后，际科学联盟理事会实施了一系列国际水文科学计划，其中的核心计划“水循环的生物圈方面瓸”注重陆面生态水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题研究【】。年大会特别强调了土地利用覆盖变化与与此同时，土地利用变化的水文响应的研究也从传统统计分析转向水文模拟、非线性、不确定性和系统方法的分析，重点开展了森林采伐、草地退

12、化水文效应、城市化水文效应以及农业开发活动和水土保持措施水文效应的研究。近年来开发了大量的定量评价土地利用变化水文响应的模型，如揭示土地利用变化对暴雨径流及洪水动态影响的模型们、，研究长期宏观流域土地利用覆盖变化水文效应的模型眩瑅，以及与蚏岷系姆植际剿哪蚐】等。另外，等研究了泰国东北部流域毁林开荒后的水文效应，结果显示在该地区这种土地利用类型的转变并没有明显改变径流【牵瓸等撰写了一篇基于配对流域植被变化引起水量变化的综述文章，文章指出对于大多数流域而言，流域植被的明显变化可以导应，研究表明，随着城市化程度的加剧，每日平均和最小流量、旱季径流和洪峰流量都 年以来，我国进行了大量有关的研究，开展了

13、一系列资源环境和地表过程动态分析。随着研究的不断深入，国内的学者开始越来越多的重视、气候变化与资源环境演变的相互作用关系的研究。关于“土地利用变化的水文效应一方面取得了一定的研究成果：邓慧平等结合半分布式水文模型，模拟了梭磨地利用变化对河川径流的影响，结果表明，年以来，流域土地利用变化尤其是上游林、草地大规模转化为耕地，使流域年均径流量减少，基流量减少，最大洪峰流量减少【】。孟宝等通过对张掖市、和年土地利用情况的分析，发现随着该市土地利用变化的加剧，下游流域产生一系列水文水资源效应【诜妹拦挡康腟水文模型研究了澜沧江分支流沙河土地利用变化对径流量的影响，研究表明随着人类活动干扰程度大的土地利用类

14、型面积的增加，其对流域径流量的影响会越来越大。另外，流域水田和水域面积的减少，会使流水循环过程受到众多因素的影响，天然径流的形成需要经过降水、截留、下渗、坡面漫流、地表径流等诸多环节，同时受到社会系统耗水，下垫面改变等多种因素的影响，因此径流变化的原因十分复杂。在一定时期内的径流量的变化可以认为是气候变化和人类活动共同作用的结果，但二者的影响往往是同时发生，相互作用，因此定量区分它们对于水文水资源影响非常困难，这也是目前大多数研究仅考虑了二者当中的一个主要方面而假设另一个方面影响很小的主要原因。随着定量化研究的发展，一些学者开始综合考虑气候变化和人类活动对于水文水资源的影响，如等对模型研究了中

15、国黑河流域土地利用变化和气候变异的水文效应，结果表明该区域农业用地变化和气候变异共同导致了流域径流量的减少【”】。目前的测等遣问煅、等方法进行序列趋势分析和突变检测，定量区分序列长期趋势和短期波动与气候变异和人类活动的关系。另外可以针对具体的人类活动的发生时间，对序列本身进行时间分割，对分割点前后水文特征进行对比，区分人类活动和气候变化的影响。如等根据流域农业用地变化前 王西琴等基于线性分析方法对渭河流域径流量变化的降水与非降水因素进行了定量分析由降雨和潜在蒸散发决定的。因此我们可以结合水量平衡方程，根据流域年均蒸散发的等、叶许春等应用上述方法对流域气候变异和人类活动影响进行了定量区分【。蚐结

16、合一个水量能量交换方法，根据潜在蒸散和方向。我们可以通过设置不同的气候情景和土地利用类型的变化模式模拟流域径流量的响应，对气候变异和包括土地利用变化在内的人类活动影响进行定量的评价和分析，同时可以对未来气候变异和人类活动的水文效应进行预测尽管目前流域分布式水文模型存在参数较多、假设较多、模型检验局限性等一系列问题，但分布式水文模拟方法对于科学、合理地定量评价气候变异和人类活动对水文水资源影响无疑具有更广阔的前景。“等应用模型对不同气候条件、不同土地利用方式对于径流量、土壤含水量和蒸散发影响进行了定量分析，探讨了流域气候变异和人类活动的影响程度【】。论文特点在气候变异和人类活动日益强烈的背景下，

17、本文探讨了东北地区典型森林流域气候变异和人类活动，尤其是森林采伐活动对河川径流量的影响。通过对流域尺度气候、土地利用变化和径流量的时空变化分析，揭示了流域气候和人类活动对水资源的影响机制，预测了未来不同气候情景和人类活动条件下流域水文水资源响应模式，为了解东北典型森林流域水资源变化特征和成因，加强区域水资源管理和可持续发展提供了科学依据。 东北林业大学硕士学位论文面积，汇入松花江，为典型山溪性森林流域。该区域处于新华夏系第二隆河流切割较强烈，地形较破碎，多为轻度寒冻剥蚀和流水侵蚀的低山丘陵，地形较为复杂，水系呈树枝状，河谷上游山势缓和，河谷宽广，多山间盆地，沿河沼泽发育，地貌类型为低山、丘陵、

18、谷地，且以低山为主。流域主要岩层为花岗岩和花岗闪长岩，其次有片麻岩和片岩。土壤以棕色针叶林土和暗棕壤为主，主要植被是以阔叶红松林为柚图汤旺河流域地理位置和测站分布汤旺河流域位于北温带大陆性季风气候区，春秋两季时间短促，冷暖多变，夏季湿热多雨，冬季严寒而漫长，年平均气温妫杲涤炅。河流补给以融雪径流、 位于黑龙江省伊春市南岔区晨明镇，断面以上河长梁涌诰嗬胛，详细信息见表另外，我们选择了分布于整个流域的汤旺、上甘岭、鸡爪河、伊春、西林和凉水等表汤旺河流域水文站信息资料收集及研究方法本研究的水文数据取自：黑龙江省水文年鉴，根据连续性、一致性、可比性的趋势探测。气象数据主要来自中国气象科学数据共享服务鳲

19、：甤甤和黑龙江省气象局部分气象站年逐月平均温度、月最高气温、月最低气温和月平均降水量，所有数据经过前期处理萑笔鸵斐牟宀沟构成完整序列另外，由于选择气象站的数量较少，在计算流域平均温度时选择流域内外个气象站 形订正后求得流域平均温度、最高温度和最低温度。流域平均降水量数据采用流域内个水文观测站的降水数据经空间插值后获得。用于土地利用变化检测的遥感数据假彩色合成等前期处理，得到的图像比较清晰、图像层次丰富、色调均匀。另外，我们线性趋势法是最简单最常用的检测序列趋势的方法。以气象露取邓或水文要素作为因变量，以时间为自变量，建立一元回归方程：即一般可以用于表示气象要素上升或下降的变化趋势，表示要素在计

20、算时段内呈下降趋势，表示要素在计算时段内呈上升趋势，的绝对值的大小可以用于度量演变趋势上升、下降的程度，对于长期变化趋势检测我们一般用的变化倾向率。我们还可以通过累积距平曲线的变化去反映气候和水文要素的长期变化趋势对于序列玉，某一时刻的累积距平可以表示为：而一习 呈上升趋势，表示要素距平值增加；累积距平曲线呈下降趋势则表示要素距平值减小。累积距平曲线明显的起伏，可以表征长期的演变趋势及变化的持续性，并可以诊断出发生突变的大致时间。列趋势分析的方法，广泛的被用于水文气象资料的趋势分析。具体方法与检验公式描将序列西，柚看作一组顺序抽样的样本，为样本而的分布函数，则在偕杓煅橹校琻篎一，即而，为独立同

21、分布随机样时，统计量：一忙 强列有下降趋势，历罕砻餍蛄杏猩仙魇啤疚乃星魇萍煅榫显著性水据集中所有成对组合值的中位数为斜率，它是趋势大小的无偏估计：籞当夕值为正时表示上升趋势，当夕为负值是表示下降趋势。需要说明的是，由于原始数据序列可能存在序列相关或者空间自相关，为了保证检测的精确性，需要对序列进 ，是长程分子链结构幂函数相关特征时提出的可以有效滤去各阶趋势，探测非平稳时间序列中长程相关性并能够对未来情势进行预测的一种方法。近年来，被广泛的应用在物理去趋势波动分析的本质是随机游走理论的一种修正的均方根分析方法。对于给定长，蓿畒口0自肷坏意味着时间序列的持续性，即时间序列具有长期依赖性续性越强；当

22、口蔽猯，肷旱笨时为布朗运动，即随机游走。需要注意的线性趋势。计算差分后序列的口值后，需对时间序列进行随机重捧，计算重排后序列的口值，并与原序列口值相比较以检验计算结果的可靠性。传统的土地利用变化检测方法有像元直接对比法和分类后对比法。本文采用比较常 用的分类后对比法，其主要思想是首先对整个监督区域的不同时相影像进行各自分类，然后比较在影像中同一位置的分类结果，确定土地利用类型变化的位置和属性。该方法能获得详细的土地利用转移矩阵，但该方法也存在受单独分类所带来的误差影响而夸大方法，对地物进行解译和分类提取，获得三期流域土地利用分类图，然后在中进行了变化检测和分析。土地利用变化水文效应研究中常需要

23、运用情景设计法定量分析特定的土地利用变化对水量平衡要素的影响程度，常用的情景分析方法包括参照对比法、历史反演法、模型结合历史土地利用变化情景和流域水文特征参数时间序列变化，评估流域土地利用变化的水文效应。秩相关系数气象和水文数据中往往存在广泛的非线性和不确定性，仅仅采用基于线性假设的喙叵凳匀皇遣还坏摹诒疚闹形颐遣捎昧薑秩相关系数进行气候变量与水文序列的相关性分析。配对数据评出相应的等级悖琑，俜直鹂疾祚猓琑，的一致性。如果两个等级由小到大排列，成为一个一致对，计作，我们将尺。，和尺，中的一致对数分别表示为：蚒，。如果两个等级由大到小排列，成为一个非一致对，计作颐墙玆。，和彤中的非一致对书表示为蛌

24、话阄颐腔峤玆，按照自然顺序由小到大排序，这样墨，一致对数目与最大可能一致对数目比表示为： 东北林业大字坝士字位论又簄一耆隦，相反时，降闹滴，降闹滴为测定两组等级之间的相猆如果隮有完全相同的等级，则錶，表明隮完全正相关；如果難程度较高。我国学者邓聚龙教授于世纪年代前期创立了灰色系统理论，主要利用控制论、系统论和运筹学相结合的数学方法来解决自然、社会中广泛存在的复杂性、模糊性和随机性的问题【】。目前许多国家和联合国的一些国际组织的相关学者从事灰色系统的研究和应用。灰色关联分析是灰色系统分析方法的一种，是依据各因素序列曲线形状的接近程度做发展态势分析，如果两个因素变化的态势是一致的，即同步变化程度较

25、高，则可以认为两者关联较大；反之，则两者关联程度较小。因此，灰色关联分析对于一个系统发展设参考数列为五，被比较数列五，且，五，五澹，五，五，疦，则关联度系数定义为： 与五中各相应点的距离最小值；琹硎驹诟髑哒页龅淖钚铞緉的基础上，再由于获得的关联系数比较多，信息过于分散，不便于比较，因此有必要将每一个比较数列个时刻的关联系数集中体现在一个值上，即灰色关联度，其定义如下：将灰色关联度按大小排序，若灰色关联度序列为乃工胍籰，则表明五对甄水文敏感性可以定义为年均降水和潜在蒸散发的变化所引起的年均径流量的响应璄鱏通过对流域尺度植被变化引起年均蒸散发改变的研究指出，特定植被覆盖的流域，长期的其中：v脖豢捎

26、盟凳硎静煌脖焕嘈屠猛寥浪牟钜欤瑆取值与流域改变可以有如下公式表示：。陆於雄昂式中。陆、分别为气候变异引起的改变量、降雨和潜在潜在蒸散发的改 心式中，8稍锵凳。径流的改变是气候变异和人类活动综合作用的结果。我们假设径流量的改变量是气候变异引起的分量与人类活动引起的分量之和：式中：奈j挡饩读鞯母谋淞浚弧鱍翩为人类活动对径流改变的贡献。本文的主要研究目标是评价汤旺河流域气候变异和人类活动对水文水资源的影响，预测区域水资源未来发展趋势，从而对区域水资源的可持续管理提供科学依据。研究的具体内容包括以下几点： 温度变化的基本特征罡咧党鱿衷。流域平均温度在年间呈现显著上升趋累积距平，气温较低，从年代开始为正

27、距平，尤其是年间气温升高非常明一加显著觯，其中，新林站最高，上甘岭站次之，鸡爪河站最低。各站年最高气温上差异的，但主要以上升趋势为主。从气温倾向率和显著程度来看可以认为年均温度的升高受最低温度升高的影响更显著，而最高温度上升趋势并不明显。这与中国大多数地区的研究结果是一致的【蚓。 年均温度的变化并不足以反映气候变异的全貌，因此我们结合不同季节温度和温度秋、冬各季节温度均呈现显著上升趋势，变化率分别为妫痩，妫痩。冬季温度升高趋势明显，春秋两季次之，夏季温度升高倾向率最低。年前后温度累积距平从负趋势转为正趋势，与年均温度累积距平具有一致性。但在年附近，各季节累积距平值略有波动，可能是由该时段各季节

28、温度波动差异引起的。另外，流域各季节温度趋势检验结果进一步证明了这一显著上升趋升趋势略高于冬季温度。综合来看，汤旺河流域四季温度上升明显，尤其是冬季和春季温度，冬春温度的升高有利于流域积雪的融化和植被物候期的提前，进而直接或间接地对流域蒸散发产生影响。 图汤旺河流域各季节年均温度和温度累积距平变化曲线降水变化的基本特征降水是流域径流量的直接输入，因此降水对径流具有重要的影响。由图可知，年汤旺河流域年降水量呈现出微弱的下降趋势，变化倾向率为，但趋势不显著。年代和和年代前段降水量偏少，年代和年代降水量较多，降水量累积距平曲线从年呈现上升趋势，年开始略有回落。年和年为负距平，其余时间为正距平，整个降

29、水累积曲线以正距平为主。从降水量的空间分布来看，汤旺站、上甘岭站、伊春站和凉水站呈现上升趋势，变著。而鸡爪河站和西林站降水量呈微弱的下降趋势，变化倾向率分别为痩和 冗苋肴巳肴巳隵童图汤旺河流域年降水量和降水量累积距平变化曲线一图饔蚰诟髌笳窘邓甅魇萍煅痵 汤旺河流域年季节降水量变化存在明显的差异夏季和秋季降水量呈下降趋势，变化倾向率分别为停痩，但变化趋势不显著。春季和冬季降水量呈现上升趋势，变化倾向率分别为痩，春季变季：卢荆合，区域平均降水的减少受夏季和秋季降水的减少影响较大，春季和冬季降水量的增加将有利于缓解春早现象，有利于植被的生长。 汤旺河流域土地利用变化特征土地利用变化能够改变流域下垫面

30、的截留、蒸发和下渗，从而使降雨在时间和空间上进行再分配。汤旺河流域人类驱动下的主要土地利用变化模式是森林向耕地、草地和城市用地的转化，这种转化在世纪末期比较强烈，近年来强度稍有减弱，但仍然比较剧烈。土地利用变化不仅包括各种地类数量的变化，同时也包括植被质量的变化，这些因素综合起来对流域的水文水资源的时空分布产生影响。利用蚇数据产品我们得到了汤旺河流域近年在年间呈现微弱的上升趋势浠阆蚵饰魇撇幌灾，说明植被活动略有增强。而流域蛄腥幢硐殖鱿陆档那魇变化倾向率为动态除了受到气候影响之外，更重要的是受到土地利用变化等人类活动的影响，尤其是高脖幌虻蚇植被转化的结果。总体来看，过去的余年流域平均水平上植被

31、活动略有增强，但植被质量有所下降。垂这也间接说明了在流域上中游地区森林植被破坏相对比较严重。当然，由于遥感数据空间分辨率的限制，在此我们仅仅是从宏观上探讨了流域植被的整体变化趋势，详细土地利用变化我们将在下一节具体分析。森林植被质量的变化，对于林冠、草本、枯枝落叶层的截留，下渗和蒸发均会产生一定的影响，进而影响流域的水文过程和出口断面的径腿“一 根据流域主要用地类型的基本情况，将不同时期的遥感图像分为水体饕nj5、耕地、森林、草地和城市用地共唷芴宸掷嗑群蚄系数。汤旺河流域土地利用状况具有明显的特点，流域内大部分区域被森林覆盖，草地在林间分布，城市用地沿河流展开，农田的扩张主要发生在城镇周围。总

32、体上来看凰虮浠饰跎倭，当然水域的减少除了干旱化、城市用水增加导致的水体面积减少外，更多的是由于人类排干湿地转化成农田的活动造成的面积变化率为，增加了，草地的增加并非是草地的净变化，还应该包括森林采伐后的迹地荒地面积的增加；随着区域城市化进程的不断扩大，居民用地面其中不同时期各土地利用类型的面积 表反映了主要土地利用类型从的面积转化情况。可以发现，流域森林主要转化为草地途用裼玫浯挝e和农田，说明近几十年流域森林由于采伐和森林本身的退化面积大量减少，但由于干旱化森林分布向低明毁林开荒和毁草开荒占有一定的比例。居民用地的增加主要是森林和草的土地利用变化不仅使流域下垫面条件发生变化，而且对大气系统具有

33、明显的反馈作用，这些都会对流域的径流过程产生综合的影响。土地利用转化面积 图反映了汤旺河流域径流量的年内变化特征。从各月多年平均径流量来看，月次年挛?菟冢髁拷仙伲月开始，由于温度升高，冰雪开始融化，融雪径流使河川径流量开始增加，随着夏季降雨的增加，拢月河流进入丰水期。流域径流年内分布很不均匀，径流量的来自于夏季，冬季径流量极少。流域多年平均月径，得鞲昧饔露嗄昶骄戮读髁勘浠冉暇缌遥月平均径流量的多年变化最小。春季径流量的多年异常波动，很可能与冬季和春季的气候波动有图劳恿饔年各月平均径流量和变差系数变化趋势图流量距平百分比绝对值为正常年，距平百分比分别为丰水年和枯水年，年间共有正常年份个，丰水年和

34、枯水年分别为个和个，枯水年主要出 较分散，枯水年的连续出现会对流域水资源产生较大的影响。年间流域出口断面的年均径流量表现出微弱的下降趋势浠阆蚵饰狾不显著。平均流量的累积距平曲线说明了年代末期和年代末期流量总体上呈现减是直接相关的。童口孽刮霸饕呻猢图汤旺河流域年均径流量和径流累积距平变化曲线为了进一步研究流域年径流量每十年，谋湟旃媛桑颐潜冉狭肆饔蛏稀小掠尉读魃疃缺浠如图。汤旺河流域各区段年的十年平均径流深明显高于另外两个时段。流域上为芴謇纯矗小掠我渤氏窒陆登魇疲年平均径检验结果表明，除伊春站呈现略上升趋势外，五营站、带领站、南岔站和晨明站均呈现下降趋势，变化率分别为一、夕一汀我，但所有测站变化趋

35、势均不显著。可见流域内除伊春站外五营站的变化最大，带领站次之，晨明站变化最小，伊春站径流量的增加趋势可能与近年来伊春市城市用水、排水和水库的建设有很大的关系。 啪蛳啪蛳椭一一三田椭流域径流的季节变化特征蚋襉簅豃气1猧猧忑；百图汤旺河流域季节径流量和径流量累积距平变化曲线 汤旺河流域年出口断面径流量的季节变化存在明显的差异。径流量的季节变化规律与降水量的季节变化具有一致性。夏季和秋季的径流量呈现下降化趋势也不显著。总体来看，汤旺河流域在过去的年问，春季径流有增加的趋势，夏季和秋季径流有减少的趋势，夏秋两季的径流减少是年均径流量减少的主要原因，春季径流量的增加与冬季降水量的增加和冬春两季温度的升高

36、可能存在一定的联系。狹煅橥臣浦担谔迨当硎驹显著性水平下具有显著趋势表表明，汤旺河流域在过去的年间，枯水径流有增加的趋势，而洪峰径流量有减少的趋势，说明流域气候和土地利用变化的综合影响使得流域的枯、洪径流朝向对人类有益的方向发展。气候的变异尤其是降雨季节分配的变化对枯水径流和洪水径流的调节具有重要的作用，同时近年来森林植被恢复使其削洪补枯能力的增强也是一个重要的原因。从季节变化来看，冬季和春季枯水径流具有增加趋势，并且春季枯水径流显著增加，而夏季和秋季枯水径流略有减少，但是趋势不明显。四个季节的洪峰径流量均长时间序列数据往往包含丰富的内在信息，我们可以通过具体的方法检测序列内在们预测了流域径流量

37、、枯水径流量和洪峰径流量未来发展趋势。从表中可知，汤旺河流域年径流量在未来一段时间还将呈现下降趋势，这会对区域水文水资源产生进一步的影响。春季、夏季和秋季平均径流量将表现下降趋势，而冬季平均径流量会有所升高，这与冬季温度的上升有密切的关系。年枯水径流量将呈现升高趋势，相应地冬季、春季、夏季的枯水径流量也有所增加。年洪峰径流量呈上升趋势，主要是受到春季洪峰 径流量升高的影响，夏季、秋季和冬季洪峰径流呈现下降趋势，尽管春季枯水径流量和洪峰径流量均表现为升高趋势，但春季平均径流量将有所减少。表汤旺河流域多年年均径流量、枯水径流量和洪峰径流量长程趋势分析 气候变异对流域径流量的影响分析化趋势具有高度的

38、一致性。同时，流域径流量与流域平均温度和降水的相关分析也表明一，径流量与降水呈现显著的正相关性，与平均温度和最低温度呈现微弱正相关，而与最高温度呈现负相关，说明温度升高对径流量的影响不仅仅在于增大蒸散发，更重要的是对大气环流系统产生复杂的影响，进而引起径流量的升高或降低。平均温度和最低温度的不显著上升，并不能立即导致径流量的减少，而最高温度上升则会导致径流量的迅速减少。灰色关联度分析进一步证明了径流量与降水之间具有更强的内在关联，而与年均温度的灰色关联次之，与最高温度的关联度最小。表汤旺河流域径流量和气候因子的相关分析硎玖饔蚰昃读髁浚琔表示春季枯水径流量，唬琓蠺血分别为年均温度、年最高温度径流

39、量的季节变化分析结果表明，春季的枯水径流量具有显著的上升趋势，而春季枯水径流量与冬季的温度呈现显著的正相关琄，与冬季降水呈现正相关，说明冬季降雪的增加和冬季暖化使得春季的融雪径流量有所增加，进而增加了对枯季径流量的补给。当然，春季温度的升高也对枯水径流的升高具有积极地贡献，但春季降水与春季枯水径流量呈现负相关，原因还有待于进一步探讨。 东北林业大学硕士学位论文流域径流量对气候变异的敏感性是指流域的径流量对不同气候情景的响应【，该方法可以提供气候变异影响的重要信息，对于揭示不同流域水文要素对气候变异的响应机理和差异具有重要的作用【】。假定在不同的气候变异情景邓浠臀露缺浠下，其中，、直鹞f骄邓俊昃

40、露群湍昃读髁浚籯、口、为拟合系数。根据年均径流、年均温度和年均降水的历史数据，求得方程的拟合系数，进而得到径流响应模型：根据发布的第四次气候变化科学评估报告和年中国气象局发布的首份全球气候变化及其影响的国家评估报告【羽】，预计到年中国年平均气温将增加，年将增加暝黾。预计到年，全国平均年降水将增加昕赡茉黾。根据未来可能的气候变异情景，假定了未来可能的气候变异方案：降水变化为、蔽露缺浠、从图中可以看到，在不同的温度的影响下，径流对降水变化的响应趋势基本相同，即降水减少则径流量减少，反之亦然。并且随着降水减少幅度增大，径流变化趋于雨变化对径流的影响明显高于温度，但是温度作为径流的发生器，其作用也不可

41、忽视。 降水变率图径流量对温度和降水的响应土地利用变化对流域径流量的影响分析汤旺河流域在过去的年森林面积减少了近，相应的耕地、草地和城市用地面积有所增加，流域上游的森林植被活动和植被的整体质量有所下降。土地利用变化以及人类用水的增加，使得流域下垫面条件和径流的时空分配发生明显的改变，从而对河流出口断面的径流量产生影响。为了说明人类活动所引起的降雨径流关系变化，图点绘了年降雨量和年径流量的双累积曲线，可以发现年径流量有趋势性的变化。将整个降水径流系列划分为三个阶段：动总体上对降雨径流关系的影响相对较少。从年开始，双累积曲线的拟合直线明显向右偏移，斜率由档臀，反映了第二阶段人类活动对流域产流能力的

42、增强作用：由于流域比降较小，因此流域内水库、塘坝的建设很少，流域最主要的人类活动影响是森林采伐，该阶段是森林采伐强度比较大的时段。尽管森林对径流量的影的大量采伐造成汤旺河流域这一时段径流量的增加。年，双累积曲线的拟合用有所减弱，年径流的波动在一定程度上主要受到降水波动的影响，这一阶段由于“天 强，同时在城市上游也出现了少数几个主要用于城市用水的小型水库，使得该阶段径流量有所减少。气候变异和土地利用变化影响的定量评价在气候和人为因素的共同作用下，年径流序列表现出一定的变化趋势，它反映了响不显著的基准期，年作为流域气候变异和人类活动对径流量具有显著影响的相对期。根据哪饨峁土饔蛑脖桓哺亲纯觯中的】。

43、通过统计分析，的平均径流量为，年平均径流量为聪蛳啾仍黾恿龀饰臃治鼋峁纯表虮湟於杂诰读鞅浠墓毕紫喽越洗螅甲苡跋斓，人类活动的影响占会引起径流快速响应，当然温度作为径流发生器作用也将越来越强。年间土地利用的剧烈变化，使得人类活动对于径流的影响达到了近，不过庆幸的是近年来由于森林采伐活动的减弱，导致人类活动的整体影响略有减小，这对于流域水文水资源的恢复具有重要的意义。 可丽习页万一一搅娇蟆!鼋鱂一 结论论文以东北地区典型森林流域的气候、土地利用和水文要素为研究对象，就气候变异以及土地利用变化对于流域水文水资源的影响进行了深入的研究，得到了以下结论：年间流域温度显著升高，变化倾向率为妫痩，流域内各气象

44、站最高温度和最低温度也呈现上升趋势，但变化的空间分布存在一定的差异。春、呈现出微弱的下降趋势，变化倾向率为痩，但变化趋势不显著，年代和年代前段降水量偏少，年代和年代降水量较多，降水的空间分布很不均匀，各站降雨量变化趋势存在明显差异。夏季和秋季降水量呈下降趋势，变化倾向率分别为痩，变化趋势不显著，春季和冬季降水量呈现上升趋势，变化倾向率分别为痩，冬季降水表现为显著变化趋势，说明近年来流域冬季降雪量显著增加。用地的面积有所增加，说明流域过去的几十年间主要发生的土地利用变化模式是林地和水体饕nj5向耕地、草地和城市用地的转化，森林面积和质量的变化是引起流域水文水资源变化的最主要的人类活动类型。劳恿饔

45、蚰昃读髁勘硐殖鱿陆登魇疲浠阆蚵饰r势并不明显，流域的枯水径流量略有增加，洪峰径流量有所减少流域春季各月多年径流量变化比较剧烈，春季和冬季径流量有增加趋势，变化倾向率分别为停痵痩。枯水径流量的变化与年均径流量具有类似的趋势，但春季枯水径流量表现出显著的增加趋势，各季洪峰径流量均表现出减少趋势。径流的未来趋势预测结果表明，未来年均径流量仍将持续减少，但枯水径流量和洪峰径流量将有所增加，径流的各季分布将更加不均匀，未来可能出现持续的干旱年。的影响。流域平均温度与径流量具有微弱正相关，说明尽管温度对于水循环过程具有重要的作用，影响也比较复杂，但温度的上升并不一定突然导致径流量的减少从不同季节来看，冬季降雪的增加和暖化效应增加了春季的枯水径流量，这对于缓解流域春旱可 “天然林保护工程”的实施，森林面积和质量有所恢复，人类活动的影响也有所减弱。年间人类活动对于径流量的影响达到虮湟斓挠跋煺。近年来森林采伐，毁林开荒，湿地破坏等活动的减弱，人类活动对于水文水资源的干扰有所减弱，但随着流域范围内人口用水的增加和水利设施的建设，这