三江源区水源涵养功能评估

１３ ０％. Ｉｎ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｓｃａｌｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ Ｎａｓｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ( ＥＮＳ) ｏｆ ｔｈｅ Ｚｈｉｍｅｎｄａ ｓｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｏｖｅｒ ０ ６ꎬ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ
ｔｗｏ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０ ５. Ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｎｔｈｌｙ ｓｃａｌｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬ ＥＮＳ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０ ６ꎬ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｒｕｎｏｆｆ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ ｄｉｆｆｉｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｓｃａｌｅｓ. Ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｒｕｎｏｆｆ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １７ ０％ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｔｈｌｙ ｒｕｎ ｏｆｆ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ
气象因素的影响
[１１￣１４]
ꎬ又受到人类活动的影响
[１５￣１６]
ꎬ
尤其是土地利用和植被变化对水源涵养功能具有明
显的影响作用 [１７￣１９] ꎬ水源涵养也与流域水文循环过
程有密切的关系 [２０] ꎬ需要在解析降水￣径流关系上进
行研究 [２１] . 从水循环过程来看ꎬ流域水源涵养功能主
要表现为截留降水、抑制蒸发、涵蓄土壤水分 [２２] 、缓
降水条件下ꎬ低植被覆盖会导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域年最大流量的平均值、最大值、最小值分别增加了约 ８０％、６０％
和 ３０％. 研究显示ꎬ三江源区在保障下游用水、提升径流调节能力和缓解防洪压力等方面具有突出的作用.
关键词: 三江源ꎻ 水源涵养功能ꎻ ＳＷＡＴꎻ 水资源供给ꎻ 径流调节ꎻ 洪水调蓄
ＱＩＡＯ Ｆｅｉꎬ ＦＵ Ｇｕｏꎬ ＸＵ Ｘｉａｎｇｑｉｎꎬ ＡＮ Ｌｉｈｕｉꎬ ＬＥＩ Ｋｕｎ ∗ ꎬ ＺＨＡＯ Ｊｉａｎꎬ ＨＡＯ Ｃｈｅｎｌｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ
和地表 径 流 [２３] 、 补 充 地 下 水 和 调 节 河 川 流 量 等 方
面
[２４]
ꎬ考虑到水源涵养功能的可定量化评估ꎬ建立了
环的基本特征ꎬ应用 ＳＷＡＴ 模型ꎬ围绕水资源供给、
源涵养功能开展定量评估ꎬ为三江源区发展和保护提
供理论依据.
１ 水源涵养功能概念界定、表征指标和评估
技术框架
流域水源涵养功能常指生态系统通过对降水的
尺度的水文模拟ꎬ完成三江源区水源涵养功能定量评估. 从水文模型校准结果来看ꎬ直门达、唐乃亥和香达 ３ 个验证站日径流量
最大相对误差不超过 １７ ０％ꎬ月径流量最大相对误差不超过 １３ ０％ꎻ日尺度模型中直门达站模拟效率系数超过了 ０ ６ꎬ其他两个
站也超过了 ０ ５ꎬ月尺度模型中 ３ 个验证站模拟效率系数均超过 ０ ６ 以上ꎻ日尺度模型和月尺度模型验证结果均可接受ꎬ在一定
ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ.
Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬ ａ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＷＡＴ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｋｅｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ( Ｎｏ.２０１４￣ＸＺ￣３１)
第６期
１ ０１ １
乔 飞等:三江源区水源涵养功能评估
水源涵养功能作为生态系统的重要服务功能之
ＱＩＡＯ ＦｅｉꎬＦＵ ＧｕｏꎬＸＵ Ｘｉａｎｇｑｉｎꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ [ Ｊ] . Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１８ꎬ３１(６) :１０１０￣１０１８.
三江源区水源涵养功能评估
乔 飞ꎬ 富 国ꎬ 徐香勤ꎬ 安立会ꎬ 雷 坤 ∗ ꎬ 赵 健ꎬ 郝晨林
中国环境科学研究院ꎬ 北京 １０００１２
摘要: 为实现三江源区水源涵养功能评估ꎬ服务区域生态服务价值估算ꎬ从水源涵养的概念出发ꎬ解析水源涵养功能的内涵特征
和表征指标ꎬ提出了三江源区水源涵养功能评估技术框架ꎬ并基于 ＳＷＡＴ 模型建立三江源区水文模型ꎬ通过年尺度、月尺度和日
中图分类号: Ｘ１４３ꎻ Ｘ５２４ 文章编号: １００１￣６９２９(２０１８)０６￣１０１０￣０９
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０１８ ０３ ４５
Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ
程度上较好地揭示出了三江源区的水量输出过程、趋势和规律.应用该模型对水源涵养功能进行定量评估ꎬ长江流域、黄河流域、
澜沧江流域水资源供给量分别可达到 １５８ ８×１０８ 、３２６ ２×１０８ 、７２ ６×１０８ ｍ３ ꎻ考虑土地利用和植被变化对流域径流输出的影响作
用ꎬ植被破坏可能导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域地下径流量分别可能减少 ９８ ６×１０８ 、２００ １×１０８ 和 ４４ ５×１０８ ｍ３ ꎻ在相同
ｄａｉｌｙ ｆｌｏｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒꎬ ｔｈｅ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ａｎｄ Ｌａｎｃａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ａｂｏｕｔ ８０％ꎬ ６０％ ａｎｄ ３０％. Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔꎬ ｉｔ ｗａｓ ｉｍｐｏｔａｎｔ ｆｏｒ
Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙꎬ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｒｅｌｉｅｖｅ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ.
ｄａｍａｇｅ ｃｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｃａｕｓｅｄ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒꎬ ｔｈｅ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒꎬ ａｎｄ ｔｈｅ Ｌａｎｃａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｕｎｏｆｆ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ
ｒｕｎｏｆｆ ａｂｏｕｔ ９８ ６×１０８ ꎬ ２００ １× １０８ ꎬ ４４ ５× １０８ ｍ３ . Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｍｅ ｃｌｉｍａｔｅꎬ ｐｏｏｒ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ
来看ꎬ在时间上改变河道径流过程ꎬ降低洪水期河道
水截留、径流调节、洪水调蓄、补给地下水、净化水质、
洪峰量ꎬ增加枯水期河道基流量ꎬ起到调节河流水量
水土保持等多方面的功能ꎬ对维持生态系统的健康发
时间分配不均的作用
[２５]
ꎻ在空间上改变降水在不同
蓄水介质中的存储过程ꎬ调节地表径流、土壤径流和
展提供保障ꎬ主要关系见图 １.
水源涵养的基本功能和表现形式ꎬ结合三江源区水循
ꎬ重点
径流调节和洪水调蓄 ３ 个方面的功能ꎬ对三江源区水
一ꎬ在生态学界备受关注ꎬ也开展了众多研究
人在全国不同流域开展了不同尺度的研究
围绕森林
[７]
、草地
[８]
[１￣２]
[３￣６]
. 前
、湿地水源涵养等方面开展了相
关研究 [９￣１０] . 众多研究成果表明ꎬ水源涵养既受气候
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅ ｍｏｎｔｈｌｙ ｓｃａｌｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅꎬ ａｎｄ ｒｕｎｏｆｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎ
ｗａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｍｏｄｅｌ. Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ
地下径流分配 [２６] ꎻ最终ꎬ通过调节降水时空分布来维
持生态系统的平衡和稳定发展 [２７] . 以往研究结果也
表明ꎬ水源涵养能力与植被类型和盖度、枯落物组成
和现存量、土层厚度及土壤物理性质等密切相关ꎬ是
植被和土壤共同作用的结果 [２８] .
三江源地区是长江、黄河、澜沧江的发源地ꎬ是我
国重要的水源涵养生态功能区ꎬ被誉为“ 中华水塔” ꎬ
作者简介: 乔飞(１９７７￣) ꎬ男ꎬ陕西合阳人ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事流域水资源、水环境模拟研究ꎬｑｉａｏｆｅｉ＠ ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ.
∗责任作者ꎬ雷坤(１９７３￣) ꎬ女ꎬ内蒙古化德人ꎬ研究员ꎬ博士ꎬ主要从事流域水环境管理研究ꎬｌｅｉｋｕｎ＠ ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ
基金项目: 中国工程院重点咨询研究项目( Ｎｏ.２０１４￣ＸＺ￣３１)
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: Ｔｈｒｅｅ￣Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｄｗａｔｅｒｓ Ｒｅｇｉｏｎꎻ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎꎻ ＳＷＡＴꎻ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙꎻ ｒｕｎｏｆｆ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎꎻ ｆｌｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
收稿日期: ２０１７￣１１￣１３ 修订日期: ２０１８￣０２￣２４
截留、吸收和贮存ꎬ改变流域产流特征ꎬ改变水文循环
路径和水分的存储形式ꎬ调节流域地表水、土壤水和
地下水之间存储和交换关系ꎬ从而既能保障和维持流
域生态系统本身健康ꎬ又能最大限度为流域外部提供
生态产品和服务的一种能力. 水源涵养功能主要表
一系列监测和评估指标. 从水源涵养功能生态效益
现在生态系统自身健康ꎬ能够提供可利用水资源、降
图 １ 水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ涵养功能概念关系
也有“ 江河源” 之称ꎬ是我国江河中下游地区和东南
Ｆｉｇ.１ Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｐｔ ｄｉａｇｒａｍ
亚国家生态环境安全和区域可持续发展的生态屏障ꎬ
Ｒｅｇｉｏｎꎬ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒꎬ ｔｈｅ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｌａｎｃａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ １５８ ８ × １０８ ꎬ
３２６ ２× １０８ ꎬ ７２ ６×１０８ ｍ３ . Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｕｎｏｆｆ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎꎬ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
第 ３１ 卷 第 ６ 期
环 境 科 学 研 究
２０１８ 年 ６ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３１ꎬＮｏ.６
Ｊｕｎｅꎬ２０１８
乔飞ꎬ富国ꎬ徐香勤ꎬ等.三江源区水源涵养功能评估[ Ｊ] .环境科学研究ꎬ２０１８ꎬ３１(６) :１０１０￣１０１８.