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各地水文循环系统随着全球气象环境和土地利用覆盖的改变发生相应的变化,定量区分两者对各地水文循环及水资源影响程度是水科学研究中的热点。本文基于SWAT水文模型,选取干旱区典型流域开都河为研究区,利用CN05.1气象格点数据,在Arc GIS平台的支撑下,构建适用于开都河流域的SWAT水文模型,研究历史时期(1981—2016年)不同气候和土地利用情景下的径流过程变化,并预估未来(2021—2050年)开都河流域不同气候和土地利用情景下的径流变化趋势。本文主要研究结果如下:(1)流域气候变化特征分析:1961—2016年,流域中上游多年平均气温是-3.38℃,且近56a来增温速率达到0.26℃/10a;冬、夏两季温度上升速度较快,均超过0.28℃/10a,秋季增温速率最低,为0.22℃/10a;气温序列在1996年发生突变;年均降水量约为334.94 mm,同样表现以9.7 mm/10a的速率持续增加;年内各季节降水量增加速率表现为夏季(1.75 mm/10a)>冬季(0.68 mm/10a)>秋季(0.49 mm/10a)>春季(0.30 mm/10a);降水序列在1986年时发生突变。(2)流域土地利用变化特征分析:将1990、2000和2015年三期流域历史土地利用现状图进行变化特征分析,到2015年草地面积最多,占43.77%,未利用地面积占比次之(34.93%),建设用地面积占比最少,仅占0.29%;草地、未利用地和耕地三类发生转变最为明显;林地、水体面积近25a总体变化不明显,林地先减小再增大,而水体则表现相反;近15a内面积增加速率达40.21%的是建设用地。采用FLUS模型得到的2016年开都河土地利用类型图,Kappa系数为0.92,有足够的准确度,可用于预测未来流域土地利用类型。(3)水文模型构建与评价:构建的开都河流域SWAT模型在率定时期(1995—2005年),R~2(决定系数)、NSE(纳什效率系数)和Re(相对误差)分别为0.83、0.82和-4.36%;验证期间(2006—2016年),R~2为0.76、NSE为0.72和Re为1.21%,远超过评价标准,标志着构建的SWAT模型可以用来模拟开都河流域径流变化过程。(4)历史时期径流变化过程模拟:(1)气候变化对径流的影响:基于历史情景S1时期(1981—1992年),S2时期(1993—2004年)和S3时期(2005—2016年)气候变化对径流的影响,径流年际变化表现为先增加后减少的趋势,年内夏、秋、冬三季径流变化是先增加后减少,仅春季径流持续增加;(2)土地利用变化对径流的影响:三期历史土地利用数据改变对径流的影响程度较小,表现为先增大后减少,年内夏、秋两季的径流量也是先增加后减少,而春季径流则表现相反,仅冬季径流却持续减小。(3)两者共同作用对径流的影响:从S1到S2时期,两者均使径流量增多,其中气候条件改变产生的贡献率是95.41%,土地利用变化产生的贡献率为4.59%;S2到S3时期,二者又均使得径流量减少,气候条件改变产生的影响达99.58%,土地利用变化产生的影响仅为0.42%。(5)未来(2021—2050年)时期径流预估:仅改变土地利用方式时,自然发展情景和生态保护情景下的径流量增加,经济建设情景下径流减少,但变化程度均不大;仅改变气候背景条件时,地表径流较大程度增多,且RCP8.5气候背景下的年径流都高于RCP4.5气候背景下的年径流;组合未来气候情景(RCP4.5、RCP8.5情景)和未来土地利用类型(自然发展、生态保和经济建设情景)进行2021-2050年径流预估,流域2021—2050年的径流量均表现为增加趋势,无论在何种气候背景情景下,年均径流均表现为自然发展情景>生态保护情景>经济建设情景。