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第1章 绪论1

1.1人类活动和气候变化对水文过程的影响1

1.1.1人类活动对水文过程的影响1

1.1.2气候变化对水文过程的影响3

1.1.3人类活动/气候变化对水文水资源的时空动态影响4

1.1.4生态水文研究存在的主要问题及发展趋势6

1.2研究区概况6

1.2.1半城子流域概况7

1.2.2红门川流域概况9

1.2.3土门流域概况10

1.2.4怀河流域概况11

1.2.5密云水库流域概况12

1.3研究方法14

1.3.1水文气象数据趋势性分析和突变点检验14

1.3.2土地利用/植被动态变化过程18

1.3.3模型模拟方法19

第2章 流域景观格局分析24

2.1流域土地利用/森林覆被动态演变分析24

2.1.1流域不同时期土地利用类型构成24

2.1.2流域土地利用/森林覆被类型的转化33

2.2流域景观格局分析54

2.2.1景观指数的选取54

2.2.2景观级别上的景观格局动态变化分析55

2.2.3斑块级别上的景观格局动态变化分析56

2.3流域未来土地利用变化预测63

2.3.1土地利用变化预测方法63

2.3.2土地利用变化预测结果65

第3章 流域气候因子变化分析67

3.1流域降水趋势性变化及突变点检验67

3.1.1潮白河流域降水趋势性变化及突变点检验67

3.1.2半城子流域降水趋势性变化及突变点检验71

3.1.3红门川流域降水趋势性变化及突变点检验76

3.2流域气温趋势性变化及突变点检验81

3.2.1气温年内变化规律81

3.2.2气温年际变化规律82

3.2.3气温突变检测83

3.3流域潜在蒸散发趋势性变化及突变点检验84

3.3.1潜在蒸散发年内变化规律85

3.3.2潜在蒸散发年际变化规律85

3.3.3潜在蒸散发突变检测86

3.4气候因子预测86

第4章 气候变化和土地利用/森林覆被变化对水文过程的影响88

4.1水文过程趋势性变化及突变分析88

4.1.1潮白河流域水文过程趋势性变化及突变分析88

4.1.2半城子流域水文过程趋势性变化及突变分析95

4.1.3红门川流域水文过程趋势性变化及突变分析100

4.2水文过程对气候变化和土地利用/森林覆被变化的响应103

4.2.1潮白河流域气候变化和土地利用的水文响应103

4.2.2半城子流域土地利用/森林覆被变化的水文响应125

4.2.3红门川流域土地利用/森林覆被变化的水文响应131

第5章 大尺度流域生态水文过程模拟分析137

5.1 SWAT数据库的建立137

5.1.1基于GIS建立流域数字高程模型138

5.1.2土地利用/覆被变化数据库138

5.1.3土壤数据库140

5.1.4属性数据库142

5.2基于DEM的水文参数的提取147

5.2.1流域河网生成147

5.2.2子流域划分147

5.2.3水文响应单元划分147

5.3参数灵敏度分析160

5.3.1方法简介161

5.3.2结果分析161

5.4参数率定及校核验证165

5.4.1参数适用性评价方法165

5.4.2流域水文校核期参数率定165

5.4.3应用SWAT进行模型模拟166

5.5径流泥沙变化成因分析177

5.5.1沟道库坝工程对潮白河流域径流的影响评价177

5.5.2沟道库坝工程对潮白河流域泥沙的影响评价181

5.5.3土地利用对潮白河径流变化的贡献率185

5.5.4土地利用对潮白河泥沙变化的贡献率186

5.5.5 20世纪80年代人类活动/气候变化对潮白河流域径流泥沙的贡献率188

第6章 小尺度流域生态水文过程模拟分析189

6.1 WetSpa Extension模型数据库的建立190

6.1.1基于地理信息系统建立的流域DEM190

6.1.2土壤数据库192

6.1.3土地利用/覆被变化数据库193

6.1.4气象和水文数据库195

6.2空间分布参数的提取196

6.2.1基于DEM的河网提取及子流域划分196

6.2.2基于土壤类型的空间分布参数提取196

6.2.3基于土地利用类型的空间分布参数提取198

6.2.4产流系数和洼蓄容量的空间分布199

6.2.5汇流参数的提取199

6.3 WetSpa Extension模型的参数率定与验证201

6.3.1 WetSpa Extension模型模拟效果的评价标准201

6.3.2流域水文参数率定结果201

6.3.3模型径流模拟与验证的结果分析203

6.4 WetSpa Extension模型与数字滤波法基流分割结果比较212

6.4.1数字滤波法的介绍212

6.4.2数字滤波法进行流域径流分割213

6.4.3两种径流分割结果对比214

6.5森林植被变化对径流组分的影响215

6.5.1流域不同径流组分的变化215

6.5.2流域森林植被变化对径流组分的影响216

第7章 流域水文情景模拟222

7.1潮白河流域水文情景模拟222

7.1.1景观格局情景建立222

7.1.2气候情景建立224

7.2半城子和红门川流域水文情景模拟227

7.2.1流域土地利用/森林覆被变化的情景设置227

7.2.2流域不同土地利用结构的水文响应228

7.2.3流域不同情景森林植被类型的水文响应232

7.2.4流域不同情景森林覆被率的水文响应239

参考文献241