鸭绿江和图们江流域(中国侧)蓝、绿水资源时空变化及归因分析

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随着全球气候变化和社会经济的迅猛发展,水资源问题日益凸显。探究流域水资源时空变化规律,定量分析气候变化和土地利用变化对流域水资源的影响,已成为当前流域水文水资源研究的热点。在全球气候变化和人类活动加剧的背景下,探讨国际河流水资源时空变化并进行归因分析,对跨境水资源合理分配、国际合作具有重要意义。本文以长白山区国际界河——鸭绿江和图们江流域的中国一侧作为研究区,从蓝、绿水资源视角出发,利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟流域的蓝、绿水资源量,分析其时空变化特征,定量解析气候变化和土地利用变化对流域蓝、绿水资源变化的贡献率。研究结果如下:(1)以鸭绿江流域(中国侧)的通化水文站、图们江流域(中国侧)的天桥岭水文站和珲春水文站为代表,分析径流量的变化规律,两流域径流量突变年份分别为2003年和2002年。以此为依据,划分1988-2002年为鸭绿江流域(中国侧)的基准期,1988-2001年为图们江流域(中国侧)的基准期,基准期内气候和土地利用均未发生较大变化;2003-2017年为鸭绿江流域(中国侧)的变化期,2002-2017年为图们江流域(中国侧)的变化期,变化期的气候和土地利用均发生较大变化。(2)构建鸭绿江和图们江流域(中国侧)SWAT模型。构建土地利用、土壤及气象数据库,划分子流域和水文响应单元(hru),对两个流域分别进行初步的月尺度的水资源模拟;分别对鸭绿江和图们江流域(中国侧)SWAT模型模拟结果进行参数敏感性分析、参数率定及模型验证。结果表明,SWAT模型在鸭绿江和图们江流域(中国侧)具有较好的适用性,流域内各水文站点月率定及验证结果较为理想,率定期各站点平均决定系数R~2为0.84,平均纳什效率系数Ens为0.82,验证期各站点平均决定系数R~2为0.82,平均纳什效率系数Ens为0.77。(3)鸭绿江流域(中国侧)蓝、绿水资源量丰富,1988-2017年年均蓝水资源量为绿水的1.45倍;蓝、绿水资源量均有增长趋势但并不显著,季节蓝、绿水资源量均为夏季>秋季>春季>冬季;鸭绿江流域(中国侧)年均蓝水资源量在基准期和变化期均从上游至下游逐渐增加,而年均绿水资源量则呈现从上游至下游先增后减的空间分布特征。图们江流域(中国侧)1988-2017年年均绿水资源量约为蓝水资源量的2.82倍,蓝水资源量呈不显著下降趋势,而绿水资源量呈上升趋势;季节变化明显,蓝水资源量为夏季>秋季>春季>冬季,而绿水资源量为夏季>春季>秋季>冬季;图们江流域(中国侧)年均蓝水资源量在基准期和变化期均从上游至下游先减后增,绿水资源量在基准期呈现从上游至下游先减后增的空间分布特征,而变化期则呈现先增后减的空间分布格局。(4)气候变化是鸭绿江和图们江流域(中国侧)蓝、绿水资源时空变化的主导因素,使鸭绿江流域(中国侧)蓝、绿水资源量增加,图们江流域(中国侧)蓝水资源量减少、绿水资源量增加。气候变化对鸭绿江流域(中国侧)蓝、绿水资源变化的贡献率分别为83.57%和195.51%,对图们江流域(中国侧)蓝、绿水资源变化的贡献率分别为100.19%和100.07%。土地利用变化使鸭绿江和图们江流域(中国侧)蓝水资源量增加、绿水资源量减少;对鸭绿江流域(中国侧)蓝、绿水资源变化的贡献率分别为16.43%和-95.51%,对图们江流域(中国侧)蓝、绿水资源变化的贡献率分别为-0.19%和-0.07%。
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