西南喀斯特植被恢复对峰丛洼地干旱演变的影响机制

The karst peak cluster depression is a drought prone region in southwest China and spring, creek, sunken stream, groundwater in the depression are the main sources for human activities. There is a close connectivity between the peak slopes and the depression, surface and groundwater. The variation in vegetation cover of the slope can influence the hydrological processes in both the slopes and depression. This project aims at exploring the effects of vegetation variation on multi-parallel flows dynamics, coupling with multivariate joint drought evaluation, to explain the mechanism of vegetation restoration influencing on the drought evolution. To do reach this objective, we choose a small experimental Karst watershed as the typical research area, plan to do the isotopic tracer analysis, rainfall-runoff analysis and model simulation, to detect the variation characteristics of multi-parallel flows (epikarst spring, creek, sunken stream, groundwater in the depression) and the relevance among them and to develop a multivariate joint drought index based on the dynamic connectivity among multi-parallel flows; to investigate the effects of vegetation variation on multi-parallel flows dynamic features and the drought evolution characteristics. This project will benefit drought mitigation in the karst mount areas.

我国西南喀斯特峰丛洼地水土资源不平衡，易发生干旱缺水。坡地泉水、洼地地表/地下河、地下水是洼地农业用水水源，植被覆盖变化影响坡-洼地多重水源的时空变化特征。本项目旨在通过研究覆被变化对多重水源动态过程的调蓄作用，解析多水源综合干旱特征，揭示植被恢复对峰丛洼地水文干旱演变的影响机制。为此，本项目拟以喀斯特实验小流域为研究区，通过开展同位素示踪分析、降雨-径流响应特征分析和水文模型模拟，探明峰丛洼地多重水源（山坡泉流量、地表/地下河流量、洼地地下水）的变化特征及其关联性，发展考虑多重水源动态关联特征的多变量综合干旱评价指标，分析植被变化对多重水源变化特征的影响，评估植被变化对峰丛洼地干旱演变的影响程度，为西南喀斯特山区防旱减灾提供技术支持。

自推行“退耕还林、封山育林”以来，我国西南喀斯特地区覆被变化显著。覆被变化对水文循环过程有重要影响，特别是对于水土资源不平衡，易发生干旱缺水的西南喀斯特峰丛洼地区域。本项目以中科院贵州普定岩溶地质与生态研究综合试验站陈旗小流域为典型研究区，开展气象、水文观测、下垫面特征分析和同位素示踪分析，依据降水、山坡泉流量、地表/地下河流量、洼地地下水水位高时空密度的监测数据，分析了降雨-径流响应特征以及多重水源（山坡泉流量、地表/地下河流量、洼地地下水）的变化特征及其关联性，结果表明，洼地含水层的局部非均质性是坡面水流与流域出口水流的迟滞特征及相似性时空变化的主控因子。高度非均质的洼地缺水量较大时，会导致洼地上游水文过程较流域出口过程的显著滞后以及多重关系。裂隙和管道中的优势流加速了山坡水流向出口方向的流动，探明了该区域不同水文地质单元的水文调蓄机制。依据干旱综合评价指标，基于相似理论对贵州省气象干旱进行了区划分析，剖析了不同子区域气象干旱的时空演变特征及其差异，识别出区域气象干旱的主控气候指数是太平洋十年涛动(PDO)、尼诺3.4区指数（NINO34）和印度洋偶极子(IOD)，且气象干旱可能受拉尼娜事件的影响而进一步加剧，揭示了气候异常对不同子区域气象干旱的影响。依据卫星遥感监测数据，评估了西南地区覆被变化特征，分析了覆被变化和干旱时空演变的关联，评估了覆被变化对峰丛洼地干旱演变的影响，为西南喀斯特山区防旱减灾提供技术支持。