第1章 绪论 1
1.1 环境演变下的水文生态响应 1
1.1.1 土地利用／覆被变化的水文生态过程响应 2
1.1.2 气候变化的水文生态响应 6
1.1.3 气候和土地利用／覆被变化的生态水文响应研究方法 9
1.1.4 存在的问题及发展方向 13
1.2 研究区概况 14
1.2.1 研究区域自然环境概况 14
1.2.2 研究流域概况 15
1.3 研究方法与技术路线 23
1.3.1 基础数据收集 23
1.3.2 水文气象变化趋势性诊断方法 32
1.3.3 模型模拟方法 33
第2章 流域土地利用／覆被变化过程分析 49
2.1 流域土地利用类型变化分析 49
2.1.1 不同时期土地利用类型的构成 49
2.1.2 流域土地利用类型变化过程 57
2.2 流域土地利用／覆被景观格局研究 75
2.2.1 流域景观特征指数的选择与确定 75
2.2.2 流域土地利用景观动态变化 78
2.3 流域未来土地利用变化预测 83
2.3.1 预测方法 83
2.3.2 预测结果 85
第3章 流域气候要素变化分析 91
3.1 安家沟小流域降水动态变化分析 91
3.1.1 降水的年际动态 93
3.1.2 降水的丰枯年分析 93
3.1.3 降水的年内分析 94
3.1.4 小流域降水特性分析 95
3.2 吕二沟小流域降水变化特征及趋势性检验 97
3.2.1 降水的时间异质性 97
3.2.2 降水的空间异质性 98
3.3 罗玉沟流域降水变化及趋势性检验 103
3.3.1 降水的年际变化 103
3.3.2 年际降水变化的趋势检验 105
3.3.3 降水的年内分配特征 106
3.4 藉河流域降水变化及趋势性检验 107
3.4.1 降水的年际变化 107
3.4.2 年际降水变化的趋势检验 109
3.4.3 降水的年内分配特征 111
3.5 流域气温变化特征及趋势性检验 112
3.5.1 气温的年际变化 112
3.5.2 气温的变化趋势检验 114
3.5.3 气温的年内变化 116
3.6 流域潜在蒸散发的变化规律及趋势性检验 118
3.6.1 吕二沟流域 118
3.6.2 罗玉沟流域 123
第4章 环境演变对流域水文生态的影响分析 129
4.1 径流、泥沙变化分析 129
4.1.1 吕二沟小流域径流输沙变化过程分析 129
4.1.2 罗玉沟流域径流量-输沙量关系分析 139
4.1.3 藉河流域径流量-输沙量关系分析 151
4.2 实际蒸散发的变化分析 160
4.2.1 实际蒸散发的计算方法 160
4.2.2 实际蒸散的年际变化以及趋势性变化 161
4.2.3 实际蒸散的流域水量平衡法验证 162
4.2.4 实际蒸散量、潜在蒸散量与气象因子之间的关系 164
4.3 水文生态对土地利用和气候变化的响应 165
4.3.1 吕二沟小流域 165
4.3.2 罗玉沟流域 175
4.3.3 藉河流域 181
第5章 基于分布式水文模型SWAT的水文生态分析 196
5.1 藉河流域的水文生态分析 196
5.1.1 SWAT数据库的建立 196
5.1.2 基于DEM的水文参数提取 200
5.1.3 模型参数的敏感性分析 206
5.1.4 流域径流输沙模拟的参数率定与验证 209
5.1.5 流域径流泥沙模拟与验证的结果分析 212
5.1.6 模型的不确定性分析 221
5.2 罗玉沟流域的水文生态分析 227
5.2.1 SWAT模型数据库的建立 227
5.2.2 子流域的划分以及水文响应单元 228
5.2.3 参数的敏感性分析 230
5.2.4 模型参数的校准与率定 231
5.2.5 径流模拟与验证的结果分析 233
5.2.6 泥沙模拟与验证的结果分析 235
5.2.7 蒸散模拟与验证的结果分析 238
5.2.8 水质模拟与验证的结果分析 241
5.2.9 模型中特殊土地利用类型梯田参数的率定 242
5.2.10 模型中土地利用类型-林地参数的率定 245
5.2.11 模型的不确定性分析 246
5.3 安家沟小流域 252
5.3.1 研究流域基础数据库的构建及运行 252
5.3.2 安家沟流域SWAT模型参数率定及敏感性分析 265
第6章 基于SWAT模型的未来环境演变下的水文生态响应模拟 274
6.1 土地利用／覆被变化对水文生态的影响模拟 274
6.1.1 土地利用情景变化的构建 274
6.1.2 不同土地利用／覆被变化的模拟结果 275
6.2 气候变化对水文生态的影响模拟 278
6.2.1 气候波动情景建立 278
6.2.2 气候变化下的流域水文水质预测 279
6.3 流域不同土地利用和气候变化对水文生态的影响模拟 282
6.3.1 藉河流域的水文生态模拟结果 282
6.3.2 罗玉沟流域的水文生态模拟结果 283
第7章 基于TOPOG模型的小流域生态水文过程分析 286
7.1 TOPOG模型的优化 287
7.1.1 TOPOG模型存在问题 287
7.1.2 优化思路 288
7.1.3 模型优化 288
7.2 参数确定 291
7.2.1 土壤参数 291
7.2.2 气象参数 291
7.2.3 植被参数 291
7.2.4 径流泥沙参数 291
7.2.5 参数确定 294
7.3 地形分析 294
7.4 稳态模拟 298
7.4.1 湿度指数模拟分析 298
7.4.2 侵蚀危险指数模拟分析 303
7.4.3 崩塌危险指数模拟分析 308
7.5 生态水文过程动态模拟与适用性检验 310
7.5.1 评价指标的选取 310
7.5.2 径流模拟值与实际值对比分析 311
7.5.3 泥沙模拟值与实际值对比分析 312
7.5.4 TOPOG模型适应性检验 313
7.6 基于TOPOG模型的吕二沟小流域生态水文过程模拟 314
7.6.1 生态水文过程预测模拟 314
7.6.2 水资源变化及再分配分析 316
7.6.3 生态水文过程变化成因分析 318
参考文献 321