發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 20:51

　　 研究氣候及土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的影響,對(duì)區(qū)域生態(tài)恢復(fù)、水土生態(tài)治理的發(fā)展具有重要意義。本文以濟(jì)南市臥虎山流域?yàn)檠芯繉?duì)象,利用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)、滑動(dòng)t檢驗(yàn)、小波周期分析、泰森多邊形及空間插值等方法,對(duì)研究區(qū)水文氣象要素的時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析;基于人工模擬降雨試驗(yàn)結(jié)果,利用SWAT模型、土壤侵蝕RUSLE模型及情景分析等手段,探討了不同氣候及土地利用變化情景對(duì)研究區(qū)土壤侵蝕的影響,取得的主要研究成果如下:(1)研究區(qū)1980-2016年的降水量、氣溫及徑流量均呈現(xiàn)不顯著的增加趨勢(shì),而蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著的降低趨勢(shì);多年平均降水量是731.34mm,存在著4-10a、13-20 a和25-30 a的周期變化規(guī)律,且空間分布不均,由東向西逐漸遞減;多年平均氣溫是14.7℃,變化周期為25-30 a;多年平均蒸發(fā)量是2010.05 mm,存在著5-12 a和25-30 a的周期變化規(guī)律;多年平均徑流量是5951.79×104 m3,變化周期為5-8 a和12-18 a;研究區(qū)年徑流深與年降水量的相關(guān)性較高,相關(guān)系數(shù)為0.70。(2)設(shè)置 10°、15°、20°和 25°四種坡型,30、40、60、80、100 mm/h 五個(gè)降雨強(qiáng)度,隨機(jī)種植、塊狀種植、條狀種植、坡底種植、坡中種植、坡頂種植六種草本植被種植格局,純灌、草灌結(jié)合和純草三種植被配置,25%、50%和75%三類植被覆蓋度,利用人工模擬降雨裝置研究坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律。由結(jié)果可知,當(dāng)降雨強(qiáng)度為30 mm/h和100 mm/h時(shí),四種坡型的產(chǎn)流量分別是:66.12 L、86.89 L、102.36 L、94.51 L 和 155.00L、173.00L、210.15L、179.00L,產(chǎn)沙量分別是:92.66g、120.89 g、135.68 g、129.77 g 和 172.59 g、214.65 g、264.32 g、245.24 g,即降雨強(qiáng)度相同時(shí),隨坡度增大,產(chǎn)流、產(chǎn)沙量先增大后減小;當(dāng)坡度為20°時(shí),30-100 mm/h降雨強(qiáng)度下的產(chǎn)流、產(chǎn)沙量分別是:102.36 L、124.56 L、155.54 L、172.58 L、210.15 L 和 135.68 g、156.58 g、178.21 g、221.58 g、264.32 g,即坡度相同時(shí),降雨強(qiáng)度增大,坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙量相應(yīng)增大;產(chǎn)流速率隨降雨時(shí)間呈現(xiàn)先增大后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì),而產(chǎn)沙濃度則先增大后減小,最后趨于穩(wěn)定;當(dāng)坡度為20°,降雨強(qiáng)度為30mm/h時(shí),不同草本植被種植格局條件下的產(chǎn)流量由小到大依次為:隨機(jī)種植(57.23 L)塊狀種植(69.43 L)條狀種植(71.21 L)坡中種植(80.07L)坡底種植(85.06 L)坡頂種植(94.43 L),產(chǎn)沙量為:坡底種植(68.24 g)隨機(jī)種植(83.54 g)塊狀種植(92.45 g)坡頂種植(105.64 g)坡中種植(116.25 g)條狀種植(125.32 g);當(dāng)坡度為20°,降雨強(qiáng)度為30 mm/h,覆蓋度為50%時(shí),不同植被配置的產(chǎn)流、產(chǎn)沙量由小到大依次為:草灌結(jié)合配置(72.24 L,81.32 g)純草配置(76.07 L,86.24 g)純灌配置(81.34L,96.54g),且隨著植被覆蓋度的增大,坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙量均明顯減小。(3)用SWAT模型模擬研究區(qū)的徑流具有良好的適用性,由模擬結(jié)果可知,率定期的相關(guān)系數(shù)R2和納什效率系數(shù)NSE值分別是0.85和0.82,驗(yàn)證期的R2和NSE分別是0.89和0.88。(4)由RUSLE模型模擬研究區(qū)土壤侵蝕的結(jié)果可知,除1996年屬于中度土壤侵蝕外,1988、2002、2009和2014年均屬于輕度土壤侵蝕;流域的土壤侵蝕模數(shù)及侵蝕量隨植被覆蓋度的增加而減小;隨高程的增大,先增大后減小,在300-500 m范圍內(nèi)最大;隨坡度的增大,同樣是先增大后減小,土壤侵蝕模數(shù)在15-20°范圍內(nèi)最大,而土壤侵蝕量在25-35°范圍內(nèi)最大;不同坡向的土壤侵蝕模數(shù)由大到小依次為:陽(yáng)坡半陽(yáng)坡半陰坡陰坡,土壤侵蝕量則為:半陽(yáng)坡陽(yáng)坡陰坡半陰坡。(5)依據(jù)極端土地利用情景下徑流及土壤侵蝕的模擬結(jié)果,結(jié)合流域?qū)嶋H的氣候、地形及土地利用特征,模擬土地利用優(yōu)化配置后的徑流及土壤侵蝕變化。通過(guò)與2014年土地利用下的模擬結(jié)果對(duì)比可知,土地利用優(yōu)化配置后的多年平均徑流量降低了 483×104 m3,降低率為8.71%;土壤侵蝕模數(shù)由942.23 t.km-2.a-1降至804.81 t-km-2.a-1,土壤侵蝕量由 50.79×104 t 降至 43.38×104t,降低率為 14.59%。(6)通過(guò)模擬不同氣候變異情景下的徑流變化可知,徑流對(duì)降水量變化的敏感性高于對(duì)氣溫變化的敏感性。降水量每增加10%,徑流量平均增加17.42%,每減小10%,徑流量平均減小13.37%;多年平均徑流量隨著氣溫的升高或者降低,均呈現(xiàn)減小的變化趨勢(shì),氣溫每升高或降低℃,徑流量分別降低了 1.67%和3.39%。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

?臥虎山流域氣候及土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的影響研宄???較貧瘠，除部分普通褐土土質(zhì)較好外，棕壤性土和褐土性土的土層淺薄，結(jié)構(gòu)松散，??石塊較多，是較易產(chǎn)生土壤侵蝕的土壤類型（修源，２０１６）。??９０°０＊０ＭＫ?１１０°？，０，，Ｅ?１ＪＯ°０，０，＊Ｅ?ｍｏｊｐ．ＣＴＥ?ＩＩ７°０，０ＭＦ，?Ｉ?ｌ７°Ｊｊｉｒ（ｒＦ：??

Ｘｕ?ｅ／?ａ／．，２００８；黃煥坤，２００９）。同時(shí)突變性也是氣候變化的一個(gè)重要指標(biāo)（曾紅玲，??２００２；高洪程，２００６）。本文利用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌ丨突變檢驗(yàn)法、滑動(dòng)ｔ檢驗(yàn)及小波周期分??析法對(duì)研宂區(qū)年降水量的突變性和周期性進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖３－４所示。??年降水量序列ＵＦ和ＵＢ在１９８４年、丨９８９年和２０１３年存在交點(diǎn)（圖３－４），１９８４??年以前ＵＦ小于０，１９８４年到１９８８年大于０，１９９０年以后的ＵＦ基本均大于０，?１９８４??年和］９８９年以后均是ＵＦ由小于０向大于０變化，且通過(guò)滑動(dòng)ｔ檢驗(yàn)分析得出降水序??列的統(tǒng)計(jì)量均超過(guò)０．０５顯著性水平，因此１９８４年和１９８９年為年降水量的突變年份，??且由少雨時(shí)期向多雨時(shí)期的突變。??在小波周期分析的等值線圖中

??變化趨勢(shì)，？藍(lán)、綠色部分表示負(fù)值，表示下降或減小的變化趨勢(shì)。由圖３－４可知，年??降水量序列在變化過(guò)程中均存在著４－１０?ａ、１３－２０?ａ和２５－３０?ａ三類尺度的周期變化規(guī)??律，且三個(gè)尺度上的周期變化在整個(gè)分析時(shí)間段內(nèi)均表現(xiàn)的較為穩(wěn)定，具有全域性。??ｔｅ調(diào)Ｉ??１９８０?１９８５?１９９ｔ?ｊ０００?２００５?２０，０?２，１，５?ｍｏ?哪?＇剛雙罵－膽一：聽(tīng)??年份?年份??圖３－４研究區(qū)年降水量Ｍ－Ｋ突變及小波周期分析??Ｆｉｇ．３－４?Ｍ－Ｋ?ｍｕｔａｎｔ?ａｎｄ?ｗａｖｅｌｅｔ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ａｎｎｕａｌ?ｒａｉｎｆａｌｌ?ｉｎ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ??３．２．１．３降水量空間變化特征分析??本文利用ＡｒｃＧＩＳ空間插值－反距離加權(quán)平均插值法（ＩＤＷ）對(duì)研宄區(qū)多年平均降??水量的空間變化特征進(jìn)行了分析。由圖３－５可知，研究區(qū)多年平均降水量的空間分布??不均，由東向西逐漸遞減，南北差異不明顯，各雨量站的多年平均降水量的范圍是??６９８－７６５?ｍｍ，多年平均降水量最多的測(cè)站是棗林站，最少的是邱家莊站。??Ａ遽?＇輪??？—??？柳埠??？南高而?？窩鋪?酬??？南ｓ站??Ｉ￣Ｉ研究區(qū)邊界??降水?dāng)\／?ｍｍ??０?２
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本文編號(hào)：2875320