西南岩溶灌区径流对人类活动和气候变化的响应

考虑岩溶灌区内非岩溶区、覆盖岩溶区、裸露岩溶区不同的下垫面条件，在西南岩溶灌区内收集田间、集水区、灌区尺度的灌溉、排水、径流资料，并进行两年的水量平衡监测试验。根据收集资料、观测试验、GIS和RS分析，分析西南岩溶灌区产汇流机理和径流特点，应用统计方法分析长序列径流的变化趋势及其突变规律，计算天然径流量，定量分析人类活动和气候变化对灌区径流的影响。基于岩溶灌区水文特性，重点考虑人类活动对岩溶灌区径流的影响，在对申请人已建立的灌区分布式水文模型进一步改进的基础上，构建适合岩溶灌区的分布式水文模型。将表征人类活动和气象条件变化的参数输入到岩溶灌区分布式水文模型，模拟人类活动和气候变化条件下岩溶灌区径流的响应过程。根据调查试验资料和模拟分析，探明人类活动和气候变化影响下岩溶灌区径流变化规律及机理，研究结果将为西南岩溶灌区水资源高效利用、水资源变化和安全、生态环境保护提供理论依据。

岩溶发育地区的青狮潭水库和金陵水库集水区径流量均呈下降趋势而变化趋势不显著，两个水库地表径流呈上升趋势且变化不显著，基流量呈下降趋势，其中青狮潭水库的基流下降趋势不显著，而金陵水库的基流下降趋势显著。随着日—旬—月—季—年等时间尺度的增大，基于数字滤波法基流分割得出的基流指数呈逐渐增大的趋势，其中，旬和月时间尺度的基流分割结果较接近，月和季时间尺度的基流分割结果较接近。非岩溶发育地区的杨树垱水库集水区径流的基流指数小于分布有岩溶发育的青狮潭水库。青狮潭水库集水区总径流、地表径流、基流的突变点均为1983年，金陵水库集水区总径流的突变点为1966年，基流的突变点为1977年。. 广西20个观测站点的气象要素变化分析结果显示，非岩溶发育地区降雨量的年际变化比岩溶发育地区的剧烈，岩溶发育地区和非岩溶发育地区的降雨量年际变化趋势没有明显差异。岩溶发育地区ET0的年际变化比非岩溶发育略显剧烈，但两者相差不大，岩溶发育地区和非岩溶发育地区的ET0变化趋势没有明显差异。非岩溶发育地区和岩溶发育地区蒸发皿蒸发量的年际变化特征没有差别，蒸发皿蒸发量下降主要是由风速降低、云量增加、日较差减小等因素引起。集水区径流与气象因子的多元回归分析结果显示，总径流和地表径流与降雨量的关系密切，基流与相对湿度和日照时数的关系较紧密。人类活动是导致青狮潭水库和金陵水库径流量发生变化的主要因素，降水因子是次要因素。. 针对西南岩溶灌区水文特点，在对自然流域水文模型SWAT改进的基础上，构建岩溶灌区分布式水文模型。基于SWAT的OAT气象因子敏感性结果显示，径流对降雨最敏感，其次是温度和太阳辐射，对风速和露点的敏感性较弱。不同气候情景下径流量的变化率结果显示：径流量随降雨的增加而增大，随气温的升高而减小；径流对降雨变化的响应较其对气温变化的响应显著；气温对径流的影响随着降雨的增加而更为明显，随着降雨量的减少，气温对径流的影响变弱。模拟结果显示，与节水模式相比，传统灌溉模式下的灌区径流量增大。随着最大蓄水深度的增大，田间蓄水量增加，灌区的产流逐渐减少。灌溉定额不变的情况下，灌水次数增多，次灌水产生的径流排水减少，灌区产流减小。由于渠道水利用系数的提高，渠道供水量增加，使得进入灌区的实际灌水量增加，从而导致灌区产流的增大。适当减少渠道供水，配合使用塘堰供水可以明显减少径流。