王 哲,鐘 文

(1.東華理工大學(xué) 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點(diǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；2.江西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，江西 南昌 330013)

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氣候和土地利用變化對水資源影響研究進(jìn)展

王 哲1,鐘 文2

(1.東華理工大學(xué) 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點(diǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；2.江西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，江西 南昌 330013)

指出了目前水資源量減少、水質(zhì)受污的現(xiàn)象日益嚴(yán)峻，研究對其影響的氣候和土地利用變化兩大因素尤為重要?；谝酝芯砍晒?，應(yīng)用對比分析法綜述了國內(nèi)外氣候和土地利用變化對水資源影響的研究進(jìn)展。結(jié)果表明：在研究方法上國內(nèi)與國外還存在差距，研究內(nèi)容中以往更偏重于氣候或土地利用變化中某一單因子變化對徑流量的影響，針對目前研究中存在的問題提出了相應(yīng)的建議。

氣候變化；土地利用變化；序列趨勢分析法；水文模型法；水資源

1　引言

水資源是人類賴以生存的物質(zhì)保障，但目前水資源量減少且水質(zhì)惡化的現(xiàn)象日益嚴(yán)峻[1，2]。2001～2010年的10年間水資源總量減少量達(dá)900億m3。2014年，我國水資源總量比常年偏少1.6%(據(jù)《水資源公報(bào)》)?？梢?，我國水資源問題日益嚴(yán)峻。針對當(dāng)前水資源日益短缺的現(xiàn)狀問題，國內(nèi)外開展了大量的研究工作[3]。姚允龍等人應(yīng)用降水—徑流經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ投糠治隽藲夂蜃兓瘜搅髁康挠绊?，結(jié)果表明：氣候變化是影響撓力河徑流量變化的主要因素[4]。Amini等人對馬來西亞的Damansara流域，采用HEC-HMS模型，研究結(jié)果顯示：城市化的快速發(fā)展，使得地表徑流量增加，甚至偶爾會(huì)發(fā)生洪水[5]。

縱觀以往研究成果，針對某一小區(qū)域氣候或土地利用變化對徑流量影響的研究成果較多，缺乏氣候和土地利用變化綜合作用對水資源直接影響的研究?；诖?，筆者針對氣候和土地利用變化對水資源影響的研究，簡要介紹國內(nèi)外的發(fā)展歷程和研究方法的優(yōu)劣勢，針對目前的研究中存在的問題給出相應(yīng)的建議。

2　國內(nèi)外研究歷程

氣候變化對水資源影響的研究直到20世紀(jì)80年代，國際才開始高度重視氣候變化對水資源的影響。自此先后成立了WMO、IPCC等組織并召開了IUGG、IGBP等一系列會(huì)議。20世紀(jì)90年代，為研究氣候和土地利用變化對水資源的影響，國際組織實(shí)施了IHP、WCRP、GWSP等一系列國際水科學(xué)計(jì)劃。2000年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)關(guān)于鄉(xiāng)村集水區(qū)水土關(guān)系的討論報(bào)告集中關(guān)注土地利用變化對水資源的影響。Michael等人研究了美國佩恩縣的土地利用變化對水資源的影響，結(jié)果表明森林面積擴(kuò)大后地表基流量會(huì)減少，地下水資源量增加。

20世紀(jì)80年代，我國才逐漸開始研究氣候變化對水資源的影響。國家“973”計(jì)劃項(xiàng)目將氣候變化對水資源的影響列為研究首位。張建云等人采用歸因分析法對我國北方水資源問題的研究表明：北方河川徑流量減少主要源于土地利用方式的變化。史曉亮等人以灤河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用1985和2000年土地利用數(shù)據(jù)及SWAT模型，結(jié)果表明：林地向耕地的轉(zhuǎn)變使徑流量增加5.1%。

綜上所述，針對氣候和土地利用變化對水資源影響的研究，與國外相比，國內(nèi)起步較晚。雖從未間斷研究氣候和土地利用變化對水資源的影響，但目前水資源量與質(zhì)仍在日益惡化，仍需加大研究力度與強(qiáng)度。

3　研究方法

3.1序列趨勢分析法

序列趨勢分析法是國內(nèi)外最先應(yīng)用于研究氣候和土地利用變化對水資源影響的一種基礎(chǔ)方法。其基本框架是據(jù)歷史實(shí)測資料，選定方法，建立單因子與水資源的關(guān)系方程，繪制單因子與水資源的關(guān)系圖，通過圖中曲線的變化趨勢來分析單因子與水資源的相關(guān)關(guān)系，如圖1所示。

圖1　序列趨勢分析法的基本框架

根據(jù)以往的研究成果，序列趨勢分析法的優(yōu)勢在于依據(jù)歷史實(shí)測數(shù)據(jù)繪制的單因子與水資源相關(guān)圖，圖上曲線的上下波動(dòng)趨勢，可直觀判斷水資源與各因子的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而分析各因子對水資源的影響。因此序列趨勢分析法可直觀定性各因子對水資源的影響，而定量各因子及多因子變化對水資源的影響則不適用。

3.2水文模型法

水文模型法的發(fā)展主要分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段始于20世紀(jì)60年代，主要是對概念性水文模型的開發(fā)和研究[27]；90年代以后，3S技術(shù)的蓬勃發(fā)展使得概念性水文模型逐步向分布式水文模型發(fā)生轉(zhuǎn)變，其中最為典型的分布式水文模型是美國的SWAT模型，它的使用范圍較廣、計(jì)算結(jié)果精確性較高。

水文模型法研究氣候和土地利用變化對水資源影響的基本框架是應(yīng)用歷史實(shí)測資料作為模型所需的參數(shù)，輸入模型中進(jìn)行模擬，輸出即可得各因子變化對水資源的影響。其可克服序列趨勢分析法的劣勢，但模型設(shè)計(jì)、模擬過程及其所需的參數(shù)復(fù)雜，在歷史資料完整的前提下，可考慮水文模型法研究氣候和土地利用方式變化對水資源的影響。

4　存在問題及建議

國內(nèi)外針對氣候和土地利用變化對水資源影響的研究已取得豐碩成果。與國外的研究相比，國內(nèi)還存在差距。這可能與國內(nèi)在這方面研究起步較晚或技術(shù)條件限制等因素有關(guān)。就研究內(nèi)容與程度而言，國內(nèi)外已開展了大量的研究工作，但多數(shù)是研究單因子變化對水資源的影響，尚缺乏多因子變化對水資源影響的研究，而分析多因子變化及其之間的相互作用，能夠更為科學(xué)、有效地判斷水資源的變化情況，因?yàn)楦饕蜃娱g也是相互作用的。

針對氣候和土地利用變化對水資源影響的研究，國內(nèi)尚存在以下兩點(diǎn)問題。

(1)研究方法：國外在評價(jià)氣候和土地利用變化對水資源影響普遍應(yīng)用由美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的SWAT模型，國內(nèi)也應(yīng)用這個(gè)模型做了一些研究工作，但此模型所需的模型參數(shù)是根據(jù)美國的土壤類型進(jìn)行分類的，與國內(nèi)劃分的土壤類型存在差距，因此，在國內(nèi)生搬硬套此模型必然會(huì)引起對其模擬結(jié)果精確性的質(zhì)疑。雖然國內(nèi)在相關(guān)研究領(lǐng)域也開發(fā)出了一些模型，但從目前來看想要獲得國際上普遍認(rèn)可仍有很長的路要走?；诖?，建議國內(nèi)加強(qiáng)這方面的研究力度，可將序列趨勢分析法作為理論基礎(chǔ)，模型法作為框架，應(yīng)用國內(nèi)實(shí)測資料作為輸入數(shù)據(jù)，開發(fā)與研究出適宜國內(nèi)且國際上普遍認(rèn)可的模型。

(2)研究內(nèi)容：以往研究成果更側(cè)重于氣候變化對水資源的影響，而土地利用變化對水資源影響的成果較少，在二者綜合作用下對水資源影響的成果則更少；定性單因子變化對水資源影響的研究成果較多，定量及多因子變化對水資源影響的成果較少；多數(shù)的研究成果是針對氣候或土地利用變化對徑流量的影響，而水資源是由地表與地下水資源兩個(gè)有機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的，僅研究各因子對地表或地下徑流量的影響，不足以有效反應(yīng)各因子對水資源的影響。由于各因子間也是相互作用的，建議研究中應(yīng)盡量考慮各因子綜合作用下對水資源的直接影響。今后應(yīng)著重增加薄弱方面的研究，加強(qiáng)未來水資源預(yù)估方面的研究，有效利用與管理水資源。

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2016-05-11

王哲(1992—)，男，東華理工大學(xué)碩士研究生。

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