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气候和土地覆被变化的影响可改变水资源的自然循环规律,加剧资源环境与社会经济发展之间的矛盾,伴随着CO2浓度快速增加的未来气候变化以及植被生理变化对水资源的影响可能使水资源管理面临更为严峻的挑战。
鄱阳湖作为长江流域最重要的通江湖泊之一,地理环境特殊,与长江进行着复杂的水文交互作用,在国内备受关注。鄱阳湖流域的水量14.4%来自信江,是入湖水量仅次于赣江的河流。信江流域是鄱阳湖流域中气候及径流变化最为显著的地区,近五十年来土地覆被变化较大,水土流失较为严重,洪涝灾害频发。特别是1990s洪涝灾害发生的频率显著增加,大的洪涝灾害在1990s就发生了3次,即1995年、1996年和1998年。研究气候变化及土地覆被变化对信江流域径流的影响,尤其是伴随着CO2浓度增加的未来气候变化及植被生理变化对于认识气候变化人类活动对水循环的影响,确立现代水管理理念,建立合理的管理体制,具有十分重要的战略和现实意义。
本文用SWAT模型模拟并分析了信江流域现在和伴随着CO2浓度增加的未来气候、植被生理变化以及土地覆被变化对水文过程的影响,得到如下主要结论:
1.在长江中下游中尺度流域上,气候变化是决定径流的主要因子,明显大于土地覆被变化的作用。即使非常极端的土地覆被变化对径流的影响仍明显小于气候变化的作用。
2.气候主要调节水文过程的年际、年代际变化,而土地覆被的改变对径流的季节变化有较明显的作用。通过植被与土壤、水文过程的相互作用,土地覆被变化调节着区域水循环过程,使流量在不同的季节、空间上重新分配,而使年流量变化不大。土地覆被变化对季节水文过程的调节作用在湿润地区表现的尤为明显。
3.气候和土地覆被同时变化对水文过程的影响不同于气候变化或者土地覆被变化各自对水文过程的影响。特别是变为湿气候条件下,气候和土地覆被同时变化对径流量的影响大于气候变化或者土地覆被变化各自对径流量的影响之和,这反映了气候和土地覆被变化对水文过程的影响的非线性驱动效应,值得进一步研究。在干气候条件下,不合理的土地覆被变化很可能进一步减少径流量。土地覆被和气候变化之间的相互作用可能会加剧洪水发生的强度和频率。
4.在目前的气候条件下,土地覆被变化在一定程度上可以调节气候变化对水资源的影响。可以通过合理调节植被的分布、类型等措施,增加旱季的流量,而减少汛期的流量。
5.SRES-A2气候变化情景下,CO2浓度将在2070-2079年间达到660ppmv,信江流域平均升温2.1℃,年平均降水量增加18%,5月份降水量增加最大,是1961-1990年5月份平均降水量的2倍。全年蒸散发量降低,是1961-1990年平均蒸散发量的86%。由于CO2浓度增加造成的气候和植被生理变化使信江流域年平均径流量增加34%,特别是五月份径流量增加了126%,洪峰流量将由现在的6月份提前至5月份。2070-2079年鄱阳湖最高水位也将提前至5月份,5月份平均水位比20世纪最湿的十年(1991-2000年)高出2m,加上6月份径流量增加幅度也很高,未来鄱阳湖流域发生洪水的几率将大大增加。
6.在各种土地覆被变化情景下,信江流域的2070-2079年径流量都将增加而蒸散发量减少。林地面积变化越大,径流量变化的比例就越大,其原因之一是粗糙度较大的林地的蒸散发量对气孔导度的变化更为敏感。5月份径流量迅速升高的趋势,在任何土地覆被情景下都是不可避免的,因此土地覆被的管理可能对未来鄱阳湖流域的水资源管理的调节程度不大,影响径流的主要因子还是气候变化,所以须要从气候变化的角度寻求有效的方法来解决该地区水资源时空分布不均的问题以及预防和减轻洪涝灾害。