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土地利用变化对流域水文环境和水文过程会产生十分重要的影响。由于全球变化及人类活动的影响,地球上的水循环在发生变化,许多地区正在发生严重的水问题与危机。水资源问题已在较大程度上影响了地区社会经济的发展,成为社会经济可持续发展的一个制约因素。本文针对北京地区的土地利用动态变化对水资源量的影响进行研究分析。研究结果将是北京将来的土地利用政策及节水政策制定的重要依据,对北京市的工程建设也有重要的意义。
本文根据北京市1990年、1995年、2000年的三期土地利用图,分析了10年间土地利用的结构变化及转移情况,并在此基础上构建了马尔柯夫模型,预测得到北京2015年和2030年的土地利用分布情况。在以前研究的基础上进一步建立了北京地区的CN值数据库,依据2000年土地利用方式及CN值数据库计算得出了现状下不同水平年的径流量,同时根据预测得到的2015年和2030年的土地利用情况进一步探讨了未来土地利用发生变化的情况下不同水平年的径流量会发生怎样的变化。主要结论如下所示:
1.北京1990年-2000年间,耕地和草地面积都有不同程度的减少,而林地、水域和城乡工矿居民地的面积都有了不同程度的增加,其中城乡工矿居民地增加的最快,年变化率为5.28%;其次是水域,10年间增加了2.85%;林地10年间增加了0.16%,未利用地未发生变化。
2.应用土地利用转移矩阵构建马尔柯夫模型,通过对2004年土地利用结构的模拟,选择1990年-2000年的土地利用转移概率矩阵预测2015年和2030年的土地利用格局。结果表明2015年和2030年耕地和草地的面积将进一步减少,城乡工矿居民地、水域和林地的面积将进一步增大。
3.根据拟合的公式计算饱和导水率,并以此作为水文土壤组的划分依据,北京的水文土壤组主要是A、B两组,A组为高入渗区,主要分布在北京西北部和西南部的棕壤区,其余大部分地区都是B组,即中等入渗区。应用北京门头沟、密云和延庆的径流试验小区AMCⅡ下的CN值,求取算术平均值得到北京山区CN值数据库,结合CN值查算表,得到北京不同土地利用类型下的CN值,从而得到北京的CN值数据库。
4.应用泰森多边形法对北京34个雨量站1980年-2004年的日雨量数据进行插补,由此求该34个站年降雨量的平均值得到北京的年降水量,并对其进行降雨频率的分析,计算降雨频率分别是10%、50%、90%的年降雨量及选取1998年、1989年和1999年作为丰、平、枯水年的代表年。分别利用2000年、2015年、2030年土地利用格局下下得到的CN值数据库求取不同水平年下的径流量,结果表明,同种土地利用方式下不同水平年的径流量的关系是:丰水年>平水年>枯水年;土地利用方式变化后,相同降雨量下不同水平年的径流量都会有所增加,相对增加量的大小为:枯水年>平水年>丰水年。