陕西佛坪土地利用gis分析径流变化

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1、cGF毵范s暇务．2008高校Gls论坛论文集陕西佛坪土地利用GIS分析径流变化郭跌黄晓萍彭晶倩中国地质大学江城学院【摘要】土地利用是人与环境互动展现在地表的现象，全球土地利用的变化对环境尤其是对水环境的影响已得到广泛的关注。本研究以位于秦岭的陕西佛坪地区为例，在利用GIS／R．S手段对其土地利用／土地覆盖变化分析的基础上。结合SCS模型模拟该地区1991—2000年10年问的径流量的变化与土地利用之间的关系。结果表明：该地区土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主，其中林地面积在十年里显著增长，耕地和

2、草地面积不断减少。土地利用变化对径流有较显著的影响，林地面积和植被覆盖面积的增加导致了径流量减少。其结果对于我国山地的植被恢复与水资源保护具有一定的指导意义。【关键词lscs模型；径流量；土地利用1、引言中国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量只有两千两百立方米。同时，受季风气候和地形条件的综合影响，中国水资源时空分布极不均衡。近二十年来，随着人口增加、国民经济持续快速发展、城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高以及自然环境的变化。我国的洪涝灾害、干旱缺水、水土流失和水污染等问题日趋严重。水资源

3、短缺、过度地围湖造地。侵占河道、水体污染等，这些都造成了严重的生态问题，并成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。在水资源严重不足的同时，我国每年还有大量的可用水被污染。一般来讲，水体污染主要分为点源污染和非点源污染。点源污染可以通过工程的手段得到较好的控制，而非点源污染对环境的影响则难以测量与评估。其中土地利用的改变是非点源污染形成的重要因素之一。土地利用与植被变化对流域水文环境、水文过程、水量平衡、水文化学以及流域生态系统都会产生十分重要的影响【1'101。土地利用与植被变化．一方面影响流域的蒸

4、发性能，另一方面通过地表覆盖类型及程度的改变影响地表径流的产生。土壤的入渗特征，烈rM酗潲∞进而影响流域地下水形成，从而使流域产汇流量与过程发生改变。因此，土地利用变化，如造林或毁林、森林火灾、城市化等对水文动态变化的影响已成为全球变化研究的热点。SCS模型是美国农业部水土保持局研发的水文模型，主要用于小流域工程规划中水土保持及防洪设计、城市水文及无资料流域。目前该模型在美国及一些其它国家得到了广泛的应用，并取得了较好效果[1-3]。随着我国社会经济的迅速发展，土地利用方式和强度对流域产流的影响已成为

5、当前水文科学领域研究的热点，土地利用变化对流域径流变化及产汇流机制的影响成为目前亟待解决的问题，因此，SCS模型在我国水资源保护中具有广泛的应用前景【13】。一般而言。研究土地利用变化对流域径流的影口向，需获取土地利用等流域下垫面资料以及水文、气象数据，而对于水文、气象数据较缺乏的流域，使用一般的水文模型(如径流系数法、等时线法)很难对流域径流过程进行模拟。更重要的是土地利用数据、地形数据是地理信息数据处理得到的结果，这种面状的遥感信息与传统的水文模型的参数和结构不相适应f·】，同时传统的水文模型很少

6、直接或间接将土地利用状况、土壤湿度特征等作为影响因素在模型应用中加以考虑。因此，建立基于地理信息或遥感水文模型进行流域径流过程模拟，以提高精度成为～种必然的要求。本文以美国农业部水土保持局研发的SCS模型为基础，结合地理信息方法对陕西佛坪地区降雨—，径流过程进行模拟，为揭示±地利用变化条件下流域的降雨一径流关系及洪水灾害预报提供理论依据和科学方法。2、SCS模型的基本原理2．1SCS模型的基本原理SCS径流模型能反映不同土壤类型、不同地利用方式及前期土壤含水量对降雨径流的影响。具有简单易行、所需参数较

7、少、对观测数据的要求很严格的特点，是一种较好的小型集水区径流计算法。它是基于集水区的实际入渗量【F)与径流深(Q)之比等于集水区该场降雨前的最大可能入量(或最大滞留量S)与最大可能径流量(或潜在径量Qm)之比的假定基础上建立的，即：Fs9见(1)式中：假定潜在径流量Qm为降雨量(P)与初始的损耗包括表层土的储存、截流及径流产前的入渗Ia的差值，即：Q=P—Lf2)实际入渗量为降雨量减去初损和径流量，即：F=P一厶一Q【3)由(1)，I2)。(3)式可得出：D：业‘S+P—Id式中S：最大滞留置(mm)

8、。坡度、土壤含水量等有关。(4)和土壤、土地利用、s-z叫[坠CN-0]㈥Il’’CN：该天的曲线系数。程(4)可以写为：·o：—(P-0—．2S)2‘S+0．8St科磅与自主镪纛a通常约等于0．2S。方(6)当P>O．2S时．有地表径流产生。CN值越大，S值越小，越易产生径流；反之，则相反。2．2CNl曲线系数)值的影响因素及确定方法2．2．1±壤类型在理论上。CN取值介于O一100之间，但在实际条件下，CN值在30一100之间变化。根据土壤特性不同，