[发明专利]一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法

说明书

本发明提供了一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法，包括以下步骤：通过原型生态水文观测试验获取土壤水文特性参数；构建研究区分布式生态水文模拟；最后根据前期获得的水文特性参数以及构建的分布式生态水文模型设定情景方案，将各情景方案模拟得到的生态水文过程与采取措施之前进行对比，定量分析不同生态保护措施后的水资源效应。该方法解决了现有生态水文模型在解决大尺度、高寒高海拔江河源头区对生态水文过程模拟中面临的适用性问题，同时将试验观测数据与模型参数进行直接对比，对于定量分析大规模的生态保护与修复措施产生的水源涵养及河川径流效应提供科学依据。

技术领域

本发明属于生态环境保护与修复技术领域，具体涉及一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法。

背景技术

生态环境保护与修复已成为我国生态文明建设的核心内容之一，是实现“绿水青山”基础保障，尤其是江河的源头区、上中游地区，开展实施了大规模的水土保持、生态修复、退耕还林还草、荒漠化治理等一系列保护措施。但是对保护的效果监测评价还面临很大的困难，主要在于原型观测网受经费、人力、自然条件等限制，只能在点尺度、小范围实施，对大尺度的保护效果监测评估难以实现；其次，水系统与气候、生态、人类活动等诸多要素密切相关，仅靠原型观测难以区分和定量评估保护措施带来的水资源效应。

目前，关于生态保护、土地利用等下垫面变化条件下的水资源效应评价，主要有以下几种途径：一是建立分布式水文模型，模拟下垫面变化对径流深、径流量等水文特征的影响。比较常见的是利用SWAT模型，在不同的土地利用类型下，模拟汛期、非汛期等不同时间尺度的水文要素的变化，并分析水文要素变化与主要景观类型的响应关系；二是基于某一个或者几个植被生长要素，利用统计分析方法比较生态保护措施的效果。例如基于植被盖度、叶面积指数、流速等指标，根据Mann-Kendall法、Mann-Whitney法、聚类分析法、Pettitt法、秩和检验法等统计方法对指标进行趋势、突变等特征进行分析检验；三是构建评价指标体系，评估生态水文过程的变化。较为常见的是先基于水文变化指标法(IHA)，从水文情势的量、时间、频率、延时和变化率5种基本特征出发，构建生态水文评估指标体系，然后在此基础上利用变化范围法(RVA)，确定生态保护措施实施前后指标的改变程度，进而评估其生态水文效应。

以上三种评估方法都存在一定的局限与不足。基于水文模型模拟的方法从区域水文特征出发，注重分析流量、流速等要素的变化，从而体现河川径流的水文响应特征，但比较依赖模型本身的适用能力，常见的模型(如SWAT模型)由于缺乏能够模拟高寒江河源区积雪融雪、土壤冻融等过程的模块，加上水文过程参数的不确定性，难以适用江河源区的生态水文过程模拟及生态效应评价预测。基于植被生长要素变化的统计评价方法只能从定性角度描述生态保护措施的基本效应，缺乏定量化、空间化的精确分析，而且针对未来生态保护措施的制定与管理不能给出定量预测结果。基于构建生态水文指标体系的评价大多用于河流，由于筑坝、气候变化、引水、地下水超采等原因导致的生态水文情势变化的统计评价，而河流生态水文特征与大尺度、高寒地区生态水文特征存在较大差异，生态指标体系对于后者有较大局限性，尤其是对江河源区生态保护水资源效应定量评估方面还缺乏有效工具。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法，该方法具有在高寒江河源区模拟大尺度生态水文过程演变的能力，并能够对大规模生态保护与修复措施实施后产生的水资源效应进行模拟评估及预测，指导生态保护规划措施的制定与实施。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法，具体包括以下步骤：

(1)基于江河源区原型生态水文观测试验，获取土壤水文特性参数；