西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析

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1、自然资源学报,2017,32(4):632-641http://www.jnr.ac.cnJournalofNaturalResourcesDOI:10.11849/zrzyxb.20160455西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析*王强，许有鹏，高斌，王跃峰，徐羽，吴雷（南京大学地理与海洋科学学院，南京210023）摘要：针对流域土地利用变化所引起的径流空间变异问题，论文以太湖上游西苕溪流域为例，基于SWAT模型（SoilandWaterAssessmentTool）模拟的不同土地利用情景下月尺度径流过程，通过GWR模型（Geographicallyw

2、eightedregression）在空间上定量评估了土地利用/覆被变化对流域径流过程的影响。结果表明：径流变化在流域空间分布上存在一定非平稳性，其与子流域内面积变化较大的土地利用类型相关性显著，其中城镇用地影响最大，林草地和耕地影响次之。径流变化对城镇用地的空间响应关系表现为由上游到下游逐渐增强，而对林草地和耕地的响应关系表现为从流域上游到下游逐渐减弱。对比发现，多因子GWR模型相对于单因子GWR模型更适合综合分析径流对土地利用/覆被变化的空间响应关系。关键词：土地利用/覆被变化；径流空间响应；GWR模型；SWAT模型；西苕溪流域中图分类号：P333；F30

3、1.2文献标志码：A文章编号：1000-3037(2017)04-0632-10下垫面条件是影响区域水文过程的重要因素，城镇化快速发展导致流域下垫面发生[1]剧烈变化，其中不透水面积增加在一定程度上加剧了流域洪涝灾害。因此，探讨土地利用/覆被变化（LandUse/CoverChange，LUCC）的水文响应成为了一个热点问题，是变[2-5]化环境下水文过程研究的一个重要组成部分。目前从流域整体上探讨径流对土地利用变化响应特征的研究相对较多，由于气象和下垫面条件空间分布不均匀，径流在流域空[6-7]间分布上也存在一定差异性。对于土地利用变化下的径流空间变异性研究

4、，方法上多是通过定性描述，或采用传统统计方法（如线性回归模型、逐步回归模型、主成分分析[8-11]等）对流域上下游或典型子流域进行分析，而在全流域空间上定量研究较少。并且普通[12-14]线性回归分析方法基于变量全局稳定性，可能导致许多径流空间差异问题无法解释。[15]基于实测数据的径流响应分析在缺资料地区很难开展，因而将分布式水文模型与空间分析模型相结合对研究径流空间变异问题有一定帮助。地理加权回归模型（Geographicallyweightedregression，GWR）作为一种局部空间[16]回归模型，考虑了数据空间位置属性，能有效解决变量空间非平稳

5、性。该模型近年来收稿日期：2016-04-29；修订日期：2016-12-20。基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0401502）；国家自然科学基金项目（41371046，51309076）；江苏水利基金重大项目（2015003）；水利部水利公益专项项目（201501041）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（KYLX16_0042）。[Foundationitems:NationalKeyResearchandDevelopmentProgramofChina,No.2016YFC0401502;NationalNaturalScienceF

6、oundationofChina,No.41371046and51309076;WaterConservancyScienceandTechnologyFoundationofJiangsuProvince,No.2015003;TheCommonwealthandSpecializedProgramsforScientificResearch,MinistryofWaterResourcesofChina,No.201501041;TheGraduateResearchandInnovationProjectsinJiangsuProvince,No.KYL

7、X16_0042.]第一作者简介：王强（1992-），男，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向为水文学与水资源。E-mail:wqiang@smail.nju.edu.cn*通信作者简介：许有鹏（1956-），男，教授，博士，主要研究方向为流域水文水资源评价与防洪减灾。E-mail:xuyp305@163.com4期王强等：西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析633[17]逐渐运用到地学各个领域，如分析土地利用变化对地表水质的影响、水文要素的空间[13-14][18]分布、大气污染物的空间分布及其影响因素等，为研究地理要素空间变异问题提供了一种重要手段。太湖

8、上游西苕溪流域在快速城镇化过程中土地利