黄河中游典型流域枣林植被变化对水文过程的作用机制研究

Vegetation change is a crucial factor that affects watershed hydrological processes. During 1994 and 2012, the planting area of jujube in the middle reaches of Yellow River increased from 30,000 ha to over 133,000 ha. The jujube area increasing caused significant changes in rainfall-runoff relations and leaded to a dramatic decrease in the amount of watershed channel discharge. However, the mechanisms are still unclear and made it different to quantify its impact on the water balance of the target area as well as on the Yellow river. It is urgent to study the operation mechanism and impact of jujube forest on hydrological processeson different scales. In this study, the jujube forest in Jialuhe watershed in the middle reaches of Yellow River serves as the research object, and indoor laboratory experiment, field experiment and in-situ observations are combined to study the operation mechanism of jujube forest change on hydrological processes; hydrological models are coupled with remote sensing inversion methods to investigate the spatio-temporal variation of hydrological processes within the region. Research contents include monitoring and analysis of hydrological processes in the jujube forest area, experiment and vegetation change analysis of the remote sensing spectrum of jujube forest, and the calibration and spatio-temporal variation analysis of hydrological processes in the jujube forest area in the middle reaches of Yellow River. This research has great potential of innovation in the researches of mechanism of rainfall-runoff processes in the jujube forest area in the middle reaches of Yellow River, as well as the impact mechanism of jujube forest change on watershed hydrological processes. Besides, scientific evidence would be provided from this research for the analysis of the character as well as impacts of jujube forest in the river runoff change in typical watersheds in the middle reaches of Yellow River.

植被变化是影响流域水文过程的重要因素，黄河中游陕北枣林种植面积从1994年的45万亩增长到2012年的200多万亩，极大地改变了降雨径流关系。深入研究枣林植被变化对流域水文过程的作用机制对于黄河中游河川径流锐减原因分析具有重要意义。课题以黄河中游佳芦河流域枣林植被为研究对象，拟采用室内模拟实验、野外小区实验与定点监测相结合的方法，研究枣林植被变化对水文过程的影响机理；将遥感反演与水文模型相耦合，研究枣林植被区水文过程的时空变化规律。研究内容包括佳芦河流域枣林植被的水文过程实验监测与分析；流域枣林植被遥感波谱实验与植被变化过程解析；黄河中游枣林植被条件下分布式水文模型参数率定与水文过程时空变化规律分析。课题在黄河中游枣林植被降雨径流过程机理研究和枣林植被变化对流域水文过程时空格局的作用机制研究方面有所创新，为分析枣林植被变化对典型流域河川径流的影响提供科学依据。

植被变化是影响流域水文过程的重要因素。黄河中游陕北枣林种植面积从1994年的45万亩增长到2012年的200多万亩，极大地改变了降雨径流关系。深入研究枣林植被变化对流域水文过程的作用机制对于黄河中游河川径流锐减原因分析具有重要意义。本研究选取黄河中游佳芦河流域为研究区，基于野外试验、室内模拟试验和定点监测的方法，分析枣林植被条件下的水文过程；通过遥感解析了研究区植被变化及枣林面积变化；基于LCM模型构建了流域遥感水文模型（RS-LCM），探讨了枣林植被变化对流域水文过程的影响，为分析枣林植被变化对流域河川径流的影响提供科学依据。得到以下主要结论：.（1）分析了枣林降雨径流关系。冠层截留率占降雨量的15%，树干茎流量小于降雨量的2%，地表产流和土壤水分等受降雨的影响较大。.（2）解析了佳芦河流域1980年以来的土地利用变化及枣林时空变化特征。.1980-1998年间耕地面积变化最为显著，减少了36.51 km2。其中，耕地有28.67 km2转换为草地，有2.35 km2转化为林地。1998-2012年，耕地面积减小了89.47 km2，主要转变为草地和林地，草地成为佳芦河流域内最主要的土地利用类型。林地和建设用地面积持续增加。.佳芦河流域枣林数据面积由1998年的18.51 km2增加到2015年的81.85km2，面积增加了近三倍。流域西部、北部的枣林面积增加相对于东南部较少；而南部、东南部地区枣林面积增加方式是沿河并向周围密集扩散。.（3）构建了流域遥感水文模型，评估了枣林变化对径流的影响。.基于LCM模型新建了一套适合枣林的入渗系数；利用佳芦河流域出口水文站申家湾站1961-2012年30多场次流量＞300m3/s的洪水数据进行率定和验证模型。根据降雨和洪水数据以及不同的枣林变化趋势，分别设置不同的情景分析枣林植被变化对水文过程的影响。.项目获取了黄河中游长序列植被变化低分辨率数据和佳芦河流域1980年以来三期土地利用数据。项目为分析植被变化对流域河川径流的影响提供科学依据，对黄河中游河川径流锐减原因分析具有重要意义。