气候变化和人类活动影响下山美水库流域蓝绿水时空分布特征

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随着社会经济的发展及人口的不断增长,水资源供需矛盾日益突出,水资源短缺问题日益严重,成为制约社会经济发展的主要因素之一。全球气候变暖对水文过程产生了深刻影响,导致区域性缺水问题更加突出。通过定量评价蓝、绿水资源的时空分布及变化特征,能为区域水资源管理及保护提供更可靠的依据。本文以山美水库流域为研究对象,基于分布式水文模型SWAT,模拟1991-2010年蓝、绿水资源量的时空分布特征,分析典型年份及不同土地利用下的蓝、绿水资源产出特征,进一步探讨山美水库流域气候变化和土地利用对蓝绿水时空分布的影响;在此基础上,结合两种GCMs模式(Had GEM2-ES、Noer ESM1-M)和两种RCPs情景(RCP4.5、RCP8.5),对流域未来2031-2090年蓝、绿水资源的时空分布特征进行模拟,评估未来气候变化对蓝绿水资源的影响。研究结果表明:(1)1991-2010年间,山美水库流域多年平均蓝水资源量为1334.90mm,绿水资源量为717.18mm,蓝水、绿水资源的空间分布呈现出一定程度的相似性,上游蓝水、绿水资源量均大于下游地区;在不同土地利用类型中,林地的单位面积蓝水量和绿水储量均最大,农用地绿水流最大,其中,水田的绿水流大于旱地和园地;湿润年份的蓝水资源量明显大于干旱年份,湿润年的蓝水量是干旱年的2.3倍,而绿水系数在干旱年份明显大于湿润年份。(2)从时间过程来看,气候变化对山美水库流域蓝、绿水量的影响较为显著,蓝水与降水量变化显著相关(r=0.96,p<0.01),绿水量则与气温直接相关。从空间分布上看,降雨是蓝水资源空间分布的关键(r=0.72,p<0.01),土地利用变化对局部地区绿水流变化影响较大,其中,农用地分布直接影响绿水资源的空间分异特征(r=0.81,p<0.01)。(3)山美水库流域未来60年预测年均降水量变化幅度为-0.43%~7.16%,平均气温增加约1.72℃~5.43℃。相较基准期,2031-2090年间,流域RCP4.5情景蓝水资源量降低12.81%~33.41%,绿水资源量增加28.45%~33.33%;在RCP8.5情景下蓝水资源量降低14.17%~35.28%,绿水资源量增加32.21%~36.12%。随着温室气体排放强度的增加,未来蓝、绿水资源变幅也进一步加大。
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