王 哲,钟 文

(1.东华理工大学 放射性地质与勘探技术国防重点科学实验室，江西 南昌 330013；2.江西省核工业地质调查院，江西 南昌 330013)



气候和土地利用变化对水资源影响研究进展

王 哲1,钟 文2

(1.东华理工大学 放射性地质与勘探技术国防重点科学实验室，江西 南昌 330013；2.江西省核工业地质调查院，江西 南昌 330013)

指出了目前水资源量减少、水质受污的现象日益严峻，研究对其影响的气候和土地利用变化两大因素尤为重要。基于以往研究成果，应用对比分析法综述了国内外气候和土地利用变化对水资源影响的研究进展。结果表明：在研究方法上国内与国外还存在差距，研究内容中以往更偏重于气候或土地利用变化中某一单因子变化对径流量的影响，针对目前研究中存在的问题提出了相应的建议。

气候变化；土地利用变化；序列趋势分析法；水文模型法；水资源

1　引言

水资源是人类赖以生存的物质保障，但目前水资源量减少且水质恶化的现象日益严峻[1，2]。2001～2010年的10年间水资源总量减少量达900亿m3。2014年，我国水资源总量比常年偏少1.6%(据《水资源公报》)。可见，我国水资源问题日益严峻。针对当前水资源日益短缺的现状问题，国内外开展了大量的研究工作[3]。姚允龙等人应用降水—径流经验模型定量分析了气候变化对径流量的影响，结果表明：气候变化是影响挠力河径流量变化的主要因素[4]。Amini等人对马来西亚的Damansara流域，采用HEC-HMS模型，研究结果显示：城市化的快速发展，使得地表径流量增加，甚至偶尔会发生洪水[5]。

纵观以往研究成果，针对某一小区域气候或土地利用变化对径流量影响的研究成果较多，缺乏气候和土地利用变化综合作用对水资源直接影响的研究。基于此，笔者针对气候和土地利用变化对水资源影响的研究，简要介绍国内外的发展历程和研究方法的优劣势，针对目前的研究中存在的问题给出相应的建议。

2　国内外研究历程

气候变化对水资源影响的研究直到20世纪80年代，国际才开始高度重视气候变化对水资源的影响。自此先后成立了WMO、IPCC等组织并召开了IUGG、IGBP等一系列会议。20世纪90年代，为研究气候和土地利用变化对水资源的影响，国际组织实施了IHP、WCRP、GWSP等一系列国际水科学计划。2000年联合国粮农组织(FAO)关于乡村集水区水土关系的讨论报告集中关注土地利用变化对水资源的影响。Michael等人研究了美国佩恩县的土地利用变化对水资源的影响，结果表明森林面积扩大后地表基流量会减少，地下水资源量增加。

20世纪80年代，我国才逐渐开始研究气候变化对水资源的影响。国家“973”计划项目将气候变化对水资源的影响列为研究首位。张建云等人采用归因分析法对我国北方水资源问题的研究表明：北方河川径流量减少主要源于土地利用方式的变化。史晓亮等人以滦河流域为研究区，利用1985和2000年土地利用数据及SWAT模型，结果表明：林地向耕地的转变使径流量增加5.1%。

综上所述，针对气候和土地利用变化对水资源影响的研究，与国外相比，国内起步较晚。虽从未间断研究气候和土地利用变化对水资源的影响，但目前水资源量与质仍在日益恶化，仍需加大研究力度与强度。

3　研究方法

3.1序列趋势分析法

序列趋势分析法是国内外最先应用于研究气候和土地利用变化对水资源影响的一种基础方法。其基本框架是据历史实测资料，选定方法，建立单因子与水资源的关系方程，绘制单因子与水资源的关系图，通过图中曲线的变化趋势来分析单因子与水资源的相关关系，如图1所示。

图1　序列趋势分析法的基本框架

根据以往的研究成果，序列趋势分析法的优势在于依据历史实测数据绘制的单因子与水资源相关图，图上曲线的上下波动趋势，可直观判断水资源与各因子的相关关系，进而分析各因子对水资源的影响。因此序列趋势分析法可直观定性各因子对水资源的影响，而定量各因子及多因子变化对水资源的影响则不适用。

3.2水文模型法

水文模型法的发展主要分为两个阶段，第一个阶段始于20世纪60年代，主要是对概念性水文模型的开发和研究[27]；90年代以后，3S技术的蓬勃发展使得概念性水文模型逐步向分布式水文模型发生转变，其中最为典型的分布式水文模型是美国的SWAT模型，它的使用范围较广、计算结果精确性较高。

水文模型法研究气候和土地利用变化对水资源影响的基本框架是应用历史实测资料作为模型所需的参数，输入模型中进行模拟，输出即可得各因子变化对水资源的影响。其可克服序列趋势分析法的劣势，但模型设计、模拟过程及其所需的参数复杂，在历史资料完整的前提下，可考虑水文模型法研究气候和土地利用方式变化对水资源的影响。

4　存在问题及建议

国内外针对气候和土地利用变化对水资源影响的研究已取得丰硕成果。与国外的研究相比，国内还存在差距。这可能与国内在这方面研究起步较晚或技术条件限制等因素有关。就研究内容与程度而言，国内外已开展了大量的研究工作，但多数是研究单因子变化对水资源的影响，尚缺乏多因子变化对水资源影响的研究，而分析多因子变化及其之间的相互作用，能够更为科学、有效地判断水资源的变化情况，因为各因子间也是相互作用的。

针对气候和土地利用变化对水资源影响的研究，国内尚存在以下两点问题。

(1)研究方法：国外在评价气候和土地利用变化对水资源影响普遍应用由美国农业部开发的SWAT模型，国内也应用这个模型做了一些研究工作，但此模型所需的模型参数是根据美国的土壤类型进行分类的，与国内划分的土壤类型存在差距，因此，在国内生搬硬套此模型必然会引起对其模拟结果精确性的质疑。虽然国内在相关研究领域也开发出了一些模型，但从目前来看想要获得国际上普遍认可仍有很长的路要走。基于此，建议国内加强这方面的研究力度，可将序列趋势分析法作为理论基础，模型法作为框架，应用国内实测资料作为输入数据，开发与研究出适宜国内且国际上普遍认可的模型。

(2)研究内容：以往研究成果更侧重于气候变化对水资源的影响，而土地利用变化对水资源影响的成果较少，在二者综合作用下对水资源影响的成果则更少；定性单因子变化对水资源影响的研究成果较多，定量及多因子变化对水资源影响的成果较少；多数的研究成果是针对气候或土地利用变化对径流量的影响，而水资源是由地表与地下水资源两个有机系统构成的，仅研究各因子对地表或地下径流量的影响，不足以有效反应各因子对水资源的影响。由于各因子间也是相互作用的，建议研究中应尽量考虑各因子综合作用下对水资源的直接影响。今后应着重增加薄弱方面的研究，加强未来水资源预估方面的研究，有效利用与管理水资源。

[1]范文军,宁站亮,刘勇诚.我国水资源现状探讨[J].北方环境,2011(7):68。

[2]陈华鑫,许新宜,汪党献,等.中国2001～2010年水资源量变化及其影响分析[J].南水北调与水利科技,2013(6):1～4+29.

[3]冯绍元，陈绍军，霍再林，等.基于SD模型的石羊河流域中下游水资源承载力初步研究[J].东华理工大学学报(自然科学版)，2009，32(4)：301～306.

[4]姚允龙,吕宪国,王蕾,等.气候变化对挠力河径流量影响的定量分析[J].水科学进展,2010(6):765～770.

[5]Amini A., Ali T. M., Ghazali A. H. B. Impac- ts of Land-Use Change on Streamflo- ws in the Damansara Watershed, Ma- laysia[J]. Arabian Journal for Science and Engineering,2011(36):713～720.

[6]李昌峰,高俊峰,曹慧. 土地利用变化对水资源影响研究的现状和趋势[J]. 土壤,2002(4):191～196+205.

[7]毛熙彦,蒙吉军. 土地利用变化的水文效应研究进展[J]. 北京大学学报(自然科学版),2013(5):928～936.

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[9]陈晓宏,王兆礼. 东江流域土地利用变化对水资源的影响[J]. 北京师范大学学报(自然科学版),2010(3):311～316.

2016-05-11

王哲(1992—)，男，东华理工大学硕士研究生。

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