| 标题 | 土地利用/覆被变化对径流量影响研究进展 |
| 范文 | 王振海等 摘要：土地利用/覆被变化（LUCC）充分体现了人与自然之间相互作用的关系，特别是LUCC对径流量的影响备受全球的关注。本文总结了LUCC对径流量影响的主要研究方法（对比试验流域法、统计分析法、模型模拟法、分离评判法）和前人的研究工作，分析了备受关注的森林和城镇化对径流量的影响、气候条件和不同土地利用/覆被类型对径流量和洪水过程的影响评价，以及量化气候条件和土地利用/覆被对净流量影响贡献率等几个方向研究进展，并讨论了在研究过程中存在的问题和未来可能的研究趋势。 关键词：LUCC；径流量；水文模型 中图分类号：P343 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0088-06 人类活动对全球的演变起着不可替代且错综复杂的作用，土地利用/覆被变化（Land Use/Cover Change，简称LUCC）是最能体现这个过程的因素之一[1-4]。土地利用/覆被的结构和功能与水量平衡、能量平衡联系密切，是径流量变化的外在动力之一[5]。植被类型、生长态势、覆盖率、根系深度、叶面积指数、管理经营方式等通过改变流域下垫面水文特征影响地表蒸发、下渗能力、表层覆被的截留量、填挖、径流路径，进而影响产汇流过程[7]。因此，LUCC对径流量影响是地下水资源量评价、水质评价、全球碳循环研究、洪水预报、流域规划等工作的重要研究领域，也是分析水资源、水环境和水问题政策效应需要考虑的重要因素。在全球LUCC日益剧烈的背景下，探究LUCC对径流量影响有重要的科学价值和实践指导意义[7-9]。 1 LUCC对径流量影响的研究方法 1.1 早期研究方法 早期研究LUCC水文效应的方法有流域对比试验法和统计分析方法[10]，流域对比试验法可以细分为三种，如表1。 验法被对比实验法代替。对比实验法是根据研究需要，人工制造不同大小、不同坡度和不同覆被的土槽，模拟天然流域，利用室内降雨装置，进行人工降雨实验。该方法更结合产沙以及水土保持等研究LUCC水文效应。例如，鲁克新等[11]通过对比实验得出，相同大小土槽、相同雨强、相同坡度和相同降雨历时，裸地坡面相对于植被覆盖坡面更易产流、产沙。 统计分析法是针对一个流域或者多个流域，选择较长时段上反映LUCC水文效应的特征参数（如径流系数、径流深、蒸散发等），尽量剔除其他因素的作用，从特征参数的演化趋势上，评估不同类型土地利用/覆被的水文效应[12]。该方法简单、易操作，仅通过简单的数理统计分析，无法揭示水文响应的物理机制，而且各个变量之间容易相互影响，易导致分析结果偏离实际。 1.2 模型模拟法 模型模拟法是根据研究目的，设定不同模拟情景，选取一个或者多个模型（水文模型、水文气候预报模型、土地利用变化模型等）耦合，通过统计、对比、分析、判断LUCC对径流量的影响，或者通过预测未来气候和LUCC情况推断未来相应区域径流量的变化情况 [13] 2.5 LUCC对洪水过程的影响 土地利用/覆被对洪水过程影响的研究就是在特定气候条件（暴雨或冰雪急骤融化）下，分析不同土地利用/覆被类型对净流量的影响。洪水的迅猛程度关系到生态环境保护、流域水循环、防洪减灾决策以及社会经济发展等多方面[40]。洪水对不同土地利用/覆被类型和分布状况的响应以及土地利用/覆被对不同洪水类型的影响程度是持续已久的研究热点。 李建柱等[41]在大清河水系的紫荆关流域，应用超渗-蓄满水文模型模拟1980年和2000年两期洪水变化情况，认为土地利用/覆被对洪水影响的程度取决于洪水量级的大小，洪水量级越大，影响越小。陈瑜等[42]应用栅格分布式水文模型模拟了白盆珠水库流域9种下垫面情景的3场典型洪水过程，结果表明，森林有坦化洪水过程的作用，其中，靠近河道的林地>远离河道的林地，上游林地>中、下游林地。Yeshewatesfa Hundecha等[43]应用HBV模型模拟莱茵河流域径流变化，发现相比冬季，城镇化在夏季更容易导致洪峰流量激增。土地利用/覆被对洪水的调蓄作用是毋庸置疑的，但洪水过程是受多方面因素影响的，土壤初始含水量、植被类型、植被生长状况等这些都是影响洪水的因素，而目前的研究把这些影响因素进行概化，因此该方向的研究还有待于进一步完善。 2.6 气候条件和LUCC对径流量影响的贡献率 气候条件和土地利用/覆被条件是影响净流量变化的主要因素。最初这方面的研究多是定性分析，而近年来定量分析气候条件和LUCC对径流量影响已经成为一个趋势。郭军庭等[19]在北京密云山水库上游潮河流域，运用分离变量法，量化分析气候变异和LUCC对1961年-2009年的径流量显著减少的贡献率分别为43.9%和56.1%；涂新军等[44]根据东江流域1956年-2009年气象资料和水文资料，通过对比降水和径流年内分配特征指标的阶段变化差异，得出水利工程水量调节、LUCC、用水消耗和气候变化对东江径流分配特征的影响贡献率分别约为-33.5%、-9%、4.5% 和1%；赵阳等[18]结合AWY模型和分离变量法对潮白河流域1956年-2010年径流量的减少进行了分析，得出气候变化对潮河、白河流域年径流减少贡献率分别为59.3%和93.5%，土地利用变化贡献率分别为40.7%和6.5%。目前该方面的研究相对较少。 3 展望 LUCC作为径流的一个驱动力是在特定的时空体系中加以辨析的，在研究LUCC对径流的影响时应遵循时空尺度观念，只有在连续的尺度序列上对其考察和研究，才能把握它们的内在规律，有助于LUCC对径流量影响机理的研究。因此，空间尺度大小的选择、向下或向上转换，以及时间尺度、空间尺度和数据指标体系的统一、连续数据的准备和应用将成为未来研究的热点和难点。 从研究的主要工具和手段来看，第一，许多水文模型的参数是依据国外地理条件而设定的，国内的数据需要转化或者寻找其他途径，这必将影响到模型模拟精度；第二，目前已有的分布式水文模型大多没有结合我国土地资源分类系统；第三，流域出口径流量一直是模型参数率定和检验的标准，但相对于整个大流域来说，仅凭一个出口径流量来检验是不够的[45-46]；第四，相同的模型用于相同的流域时，模型的参数及模型的效果也会有很大的差别。因此，水文模型在研究LUCC对径流量影响中还需不断发展和完善。 现有土地利用/覆被分类不规范、不统一，有待于细分[47]。例如，不同类型的植被有着不同的水文水资源效应，即使同一种植被，不同的茂盛程度、树龄、生长季节等对于径流量也有不同的影响程度；不同的作物种类、耕种措施、叶面积指数等对径流的影响也存在很大差异。因此根据土地利用/覆被的水文特征和径流影响因子对LUCC进行详细分类研究，进行数据平台建设，为相关研究提供统一、规范的数据支持。 受科学认知水平、财力、时间和精力等方面的限制，很多研究只能在离散或单一的尺度上进行，无法揭示影响过程中部分影响因子的时空变化信息，弱化了对机制和机理性研究的论据支持和研究成果的可信度，因此，就LUCC对径流量影响的机理性研究有待于加强。 在研究内容上，量化LUCC和气候条件对径流量的影响已然成为一个趋势，但研究方法没有形成一个普遍的共识，量化过程过于粗糙，还需进行完善。 参考文献（References）： [1] David，Jankowska，Grant，et al.Space Versus Place in Complex Human–natural Systems：Spatial and Multi-level Models of Tropical Land Use and Cover Change （LUCC） in Guatemala[J].Ecological Modelling，2012，229：64-75. 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