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流域水文模型论文 基于InVEST模型的白洋淀—大清河流域水源涵养分析 本文发表于《中国水土保持科学》2022年第19卷第5期“学术论坛”栏目。项目资助名称：国家水体污染控制与治理科技重大专项白洋淀与大清河流域（雄安新区）水生态环境整治与水安全保障关键技术研究与示范项目（2018ZX07110）；白洋淀—大清河生态流量调控与水资源保障技术研究（2018Z 引用本文： 娄梦婕, 史明昌, 郭虹扬, 杨建英. 基于InVEST模型的白洋淀—大清河流域水源涵养分析[J]. 中国水土保持科学, 2022, 20(5): 118-123. DOI:?10.16843/j.sswc.2022.05.015. ?? LOU Mengjie, SHI Mingchang, GUO Hongyang, YANG Jianying. Water conservation analysis of Baiyangdian-Daqing River basin based on InVEST model[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2022, 20(5): 118-123. DOI:?10.16843/j.sswc.2022.05.015.? ? 目的和方法 白洋淀—大清河流域是雄安新区重要的水源地和生态屏障。为探明该区产水功能的分布格局，揭示水源涵养能力空间分布的特殊规律，基于InVEST模型Water Yeild模块评估流域产水并计算水源涵养量，运用地统计学方法求得不同条件下的水源涵养空间差异。 本研究所需数据主要为年平均降雨量、年平均潜在蒸散、土壤深度、植被可利用水含量、土地覆被类型、流域边界、Zhang系数、地形指数、土壤饱和导水率和流速系数。 ????其中降水、温度、日照时间等数据均来自中国气象数据网1981—2019年数据表。多年降水数据用流域内外共74个站点数据及GPM卫星降水数据做补充，利用线性回归残差克里金插值进行精细化插值计算得到。年平均潜在蒸散量使用Modified-Hargreaves法计算并精细化插值。土壤质地数据来源为中科院南土壤所提供的1∶100万土壤数据，使用SPAWHydrology模型中的土壤属性计算，求得PAWC和饱和导水率。土地利用数据和DEM数据均来源于地理空间数据云，土地利用数据通过2019年Landsat-8遥感影像解译与山区40个县林业资源二类调查数据结合获得。流域边界运用ArcGIS水文分析得到；Zhang系数是经验常数，白洋淀—大清河流域属于半干旱温带大陆性季风气候区，季节特征显著，夏季降水集中，因此Zhang系数选取3~12的不同值模拟，随着Zhang系数值的增大，模型产水量降低。根据研究区年降水次数，同时结合海河流域近50年(1957—2000年)平均河川径流量观测数据分析对照，当Zhang系数值为8时，模型模拟产水量与多年观测数据最接近。流速系数参照InVEST模型手册进行设定。 笔者基于InVEST模型Water Yeild模块计算流域产水量，数据获取方便，参数设定灵活，综合不同植被覆盖条件下的蒸散发、不同土壤质地的土壤渗透特性、地形、地表粗糙度等因素对地表径流产生的影响，能较好地考虑到影响产水的主要因素，表达流域产水量的分布状况。 ????模型原理基于Budyko水热耦合平衡假设计算产水量，结合流速系数、土壤饱和导水率(mm/d)、地形指数求出径流在区域上存留时间，求出水源涵养量。模型相关参数如所示。 模型相关参数分布图 研究区概况 白洋淀—大清河流域处于海河流域中部(E 113°39′~117°34′，N 38°10′~40°102′)，是海河五大水系之一，总面积为4万3 060 km2，山区约为1万8 659 km2，丘陵平原区约2万4 401 km2，各为河系面积的43.33%和56.67%。河系内地形西北高东南低。该区多为温带大陆性季风气候，属半干旱地区，季节特征显著；年平均气温7.6~13.1 ℃；无霜期129.0~199.2 d；年日照时间2 518.7~2 924.8 h；常年降雨500~600 mm且集中在汛期(7—9月)，年内时空分布不均。研究区土壤以棕壤土和褐土为主，山区一般土层有机质含量低，质地疏松，土壤抗侵蚀能力较弱。 研究区位置分布图 结论与讨论??? 1) 白洋淀—大清河流域产水总和为35.8亿m3，水源涵养总量为1.7亿m3，平均产水量是83.91 mm。大清河流域产水量及水源涵养量的空间布局具有显著差异性。????2) 土地利用类型不同的区域的水源涵养能力存在差异，由高到低排序为灌木乔木平原林地耕地草地建设用地裸土裸岩。中部丘陵区雨量充沛，受到人类活动影响小且裸土占地面积广阔，