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2.3长江上游植被变化特点 2.3.1NDVI年际变化特征 2.3.2NDVI月际变化特征 2.3.3NDVI空间分布特征 2.3.4NDVI空间分布特征的变化趋势 2.4重点产沙流域的土地利用结构及变化特征 2.5重点产沙区的地质地貌特点 2.6重点产沙区的水土流失概况 2.7重点产沙区的来水来沙分析 2.7.1上游来水来沙的总体特征 2.7.2典型站点的来水来沙分析 2.7.3典型流域产流产沙的变化特点解析 2.8水土流失的综合治理措施 2.9本章小结 第3章研究方法 3.1时空变化特征分析方法 3.1.1统计特征分析 3.1.2趋势及突变分析 3.1.3周期性分析 3.1.4集中度分析 3.1.5滞后性分析 3.2分布式水沙模型 3.2.1HEC-HMS模型 3.2.2SWAT模型 3.2.3分布式水沙模型BPCC 3.2.4模型参数率定与验证 3.3水沙关系分析 3.3.1水沙关系曲线 3.3.2水沙环路曲线 3.4归因分析方法 3.4.1数据标准化方法 3.4.2影响因子筛选方法 3.4.3基于随机森林的降水集中度变化归因分析方法 3.4.4基于Budyko假设的径流变化归因分析方法 3.4.5基于主成分分析的水沙变化归因分析方法 3.4.6基于差分法的径流变化贡献率分析方法 第4章嘉陵江流域水文变化特征及驱动机制 4.1研究背景 4.2研究区概况 4.2.1地理位置 4.2.2地形地貌 4.2.3气象水文 4.2.4土壤植被 4.2.5社会经济 4.3综合产汇流环境分析 4.3.1气象条件 4.3.2植被条件 4.3.3NDVI对气象因子的响应 4.4流域水文要素的时空分布特征 4.4.1水文要素时间序列的统计特征及空间分布 4.4.2水文要素的变化趋势分析 4.4.3水文要素的突变检验 4.5基于SWAT模型的径流模拟 4.5.1基础数据库构建 4.5.2嘉陵江流域SWAT模型构建 4.5.3模型参数的率定与验证 4.5.4基于SWAT模拟的嘉陵江流域产流空间特征 4.6水文变化的驱动机制 4.6.1基于Budyko假设的流域径流时间变化的归因分析 4.6.2基于SWAT模型情景模拟的流域径流变化驱动因素分析 4.7本章小结 第5章金沙江流域水沙变化特征及驱动机制 5.1研究背景 5.1.1研究区概况 5.1.2研究内容 5.2降雨指标变化特征 5.2.1降水指标的选取与定义 5.2.2时空分布特征 5.2.3趋势性特征 5.2.4周期性特征 5.3植被条件变化特征 5.3.1NDVI年际变化特征 5.3.2NDVI月际变化特征 5.3.3NDVI空间分布特征 5.3.4NDVI空间分布特征的变化趋势 5.4水沙条件变化 5.4.1水沙序列的动态变化特征 5.4.2水沙关系的动态变化特性 5.4.3水沙环路曲线的统计分析 5.5水沙变化的驱动因素分析 5.5.1降水指标的变化驱动因素 5.5.2水沙变化驱动因素的贡献率分析 5.6本章小结 第6章涪江流域水沙变化特征及驱动机制 6.1研究背景 6.2综合产输沙环境分析 6.2.1气象条件 6.2.2植被条件 6.2.3土地利用条件 6.3流域水沙要素时空分布特征 6.3.1流域水沙序列的变化趋势分析 6.3.2流域水沙序列的阶段性分析 6.3.3流域水沙序列的集中度分析 6.3.4流域水沙关系的动态变化特征 6.4水沙变化的驱动机制 6.4.1水沙变化驱动因素的贡献率分析 6.4.2基于SWAT模型的产流产沙模拟 6.4.3流域水沙对气候变化和LULC的响应 6.4.4流域水沙变化的归因分析 6.5基于GeoSOS-FLUS的流域生态系统服务价值评估及多情景模拟 6.5.1研究方法 6.5.2涪江流域1980—2018年土地利用结构动态变化 6.5.3流域1980—2018年ESV的时间变化分析 6.5.4流域1980—2018年ESV的空间变化分析 6.5.5流域生态系统服务价值模拟预测 6.6本章小结 第7章镇江关流域水沙变化特征及驱动机制 7.1岷江镇江关以上流域自然地理概况 7.2镇江关以上流域空间数据 7.2.1数字高程模型 7.2.2土地利用方式资料 7.2.3土壤类型资料 7.2.4NDVI和植被覆盖率资料 7.3气象及下垫面资料的空间展布 7.3.1气象资料的空间展布 7.3.2下垫面数据的空间展布 7.4分布式水沙模型在镇江关流域的应用 7.4.1率定和验证的技术路线 7.4.2径流参数的率定和模型验证 7.4.3模型参数的确定 7.4.4两个模型模拟结果评价 7.5镇江关流域基于BPCC的次降雨径流响应研究 7.5.1不同时间精度下的次降雨径流过程模拟 7.5.2不同空间精度下的次降雨径流过程模拟 7.5.3不同下垫面条件下的次降雨径流过程模拟 7.6镇江关流域水沙条件变化趋势 7.6.1观测数据处理 7.6.2趋势检验方法 7.6.3水沙条件变化的趋势性研究 7.7基于BPCC的镇江关流域气候波动和覆被变化对径流的影响 7.7.1模型率定与验证 7.7.2模型敏感参数分析 7.7.3覆被变化与气候波动的流域水文效应 7.8镇江关流域泥沙侵蚀模型研究 7.8.1水土流失概况 7.8.2模型率定与验证 7.8.3镇江关流域的年径流量和年输沙量 7.8.4覆被变化与气候波动的流域产沙效应 7.9本章小结 第8章新型降水观测技术在分布式模型中的新进展 8.1雷达降雨在分布式水沙模型中的应用 8.1.1雷达测雨技术的发展 8.1.2雷达降雨估计在水文中的应用 8.1.3新一代天气雷达 8.1.4雷达降雨估计的误差来源 8.2Hydro-NEXRAD在水文模型中的应用 8.2.1数据来源 8.2.2Hydro-NEXRAD与水文模型的耦合算法 8.3BPCC结合Hydro-NEXRAD在Clear Creek流域的应用 8.3.1雷达降雨序列误差分析 8.3.2雷达降雨序列校正 8.3.3结合Hydro-NEXRAD的BPCC模型的检验 8.4遥感降水数据集在分布式模型中的应用 8.4.1数据来源 8.4.2OPPs在不同时间尺度上的评估 8.4.3OPPs在不同空间尺度上的评估 8.5不同降水产品驱动SWAT模型径流模拟的表现 8.5.1月尺度上的模拟性能 8.5.2日尺度上的模拟性能 8.5.3不同量级降水事件的降水产品比较 8.5.4降水产品差异对水文过程模拟的影响 8.6本章小结 参考文献 內容試閱： 长江干流宜昌以上为上游，长4504 km，流域面积约100万km2，占全流域面积的55%。长江上游对整个长江流域起着重要的生态屏障作用，保护和合理利用长江上游地区水土资源，防止水土流失，维护良好生态环境，是治理开发长江的一项重要内容，也是维护健康长江、加快流域经济可持续发展的有效途径。 　　自20世纪80年代三峡生态屏障区启动“退耕还林”“长治”工程以来，植被覆盖率大幅增加。与此同时，三峡年均入库（寸滩 武隆）输沙量由1956—1990年的4.91亿t减少到1991—2018年的1.07亿t，减少幅度达78.2%，三峡入库泥沙呈锐减趋势。大量研究证实，气候变化和人类活动是长江上游区域水沙过程的主要驱动因素。在全球气候变化大背景下，降水事件的强度及频率急剧加大，嘉陵江、金沙江等部分支流仍存在土壤侵蚀较为严重的区域。对长江上游重点产沙流域的水沙特性及驱动机制的深入认识，是构建长江流域生态屏障、保障三峡健康运行和长江经济带建设的关键。 　　在过去的十余年中，课题组积极主持或参与了国家自然科学基金(52279056； 51309006)的研究工作、“十一五”“十二五”国家科技支撑计划项目、“十三五”国家重大水利基金项目“三峡工程泥沙重大问题研究课题”(12610100000018J12901)和“十三五”“十四五”国家重点研发计划的研究工作，在长江三峡工程泥沙专家组、清华大学、长江水文局以及地方水土保持管理部门同志的支持和帮助下，对长江上游典型水土流失区的水沙变化特征及其驱动机制进行了深入分析，取得了一些新成果。 　　（1） 本书从降水、植被条件、土地利用结构、地质地貌、水土流失、河道采砂、综合治理措施等方面综合分析了长江上游的产输沙环境，其中长江上游重点产沙区集中在嘉陵江、金沙江和乌江的干旱河谷区、山地灾害频发区、坡耕地区和采砂挖沙区等。 　　（2） 嘉陵江流域降雨总体减少但趋向集中趋势，植被覆盖明显好转，气象和下垫面条件呈现明显的时空异质性，增加了归因分析的复杂性和难度。出口水文站径流和泥沙均呈下降趋势，表现出明显的阶段特性。本书基于弹性系数法、模型模拟、主成分和聚类分析等方法，明确了地表条件因子、流域形态因子、气象因子等几类因子对流域径流的影响，以及各因子贡献率在空间上的异质性分布。 　　（3） 本书系统分析了金沙江流域长期以来降雨指标和植被覆盖条件的时空变化特征，以及水沙序列的趋势性、转折性、集中度、水沙关系和环路曲线等的变化特征，采用差分法定量区分了气候和人为两类因素对水沙序列变化的影响，为阐明全球气候变暖背景下金沙江的流域管理和水沙资源规划提供了依据。 　　（4） 嘉陵江流域的一级支流涪江流域的耕地面积占比接近60%，是嘉陵江乃至整个长江上游主要的产沙区域。本书总结分析了该流域的降雨集中特性、植被覆盖条件的时空变化特征，综合采用Budyko弹性系数法、SWAT模型模拟法、通径分析和主成分分析等方程，分析了该流域气象、水文、泥沙条件的时空异质特性，区分了气象因子和下垫面因子共享率的时空分布特征，为区域水沙资源管理和三峡入库水沙预测均提供了一定的科学依据。 　　（5） 岷江上游镇江关流域的工程措施极少，其水沙变化的驱动因素可认为是气象条件和植被覆盖条件。本书采用分布式水沙模型方法分析时间序列分辨率、空间数据分辨率和下垫面条件等因素对流域径流的影响，定量区分降雨、温度和土地利用/植被覆盖对流域产流产沙影响的贡献率，对流域土壤侵蚀计算的发展提供了依据，同时为探讨岷江上游地震后覆被突变对流域产流产沙特性及水流泥沙运动过程的影响奠定了基础。 　　（6） 本书将雷达降雨与遥感再分析数据集应用于分布式水文/水沙模型，用以解决地面降水观测的稀疏性和不均匀性给水文模型带来的挑战，为分析流域水沙过程机理、提高流域水沙预报精度提供了新途径，为今后的雷达信息开发及相关验证工作提供了新思路。 　　本书共包括8章。第1章为绪论，由张会兰主笔，王彬、夏绍钦、孟铖铖、夏绍钦参与撰写； 第2章为长江上游产输沙综合环境，由孟铖铖主笔，庞建壮、罗泽宇参与撰写； 第3章为研究方法，由庞建壮主笔，张会兰、孟铖铖、罗泽宇、杨伟青、夏绍钦参与撰写； 第4章为嘉陵江流域水文变化特征及驱动机制，由孟铖铖主笔，庞建壮、杨军、付思佳、罗泽宇参与撰写； 第5章为金沙江流域水沙变化特征及驱动机制，由马岚和杨军主笔，黄安琪、柳宏才、袁佳艺参与撰写； 第6章为涪江流域水沙变化特征及驱动机制，由付思佳主笔，万龙、郝佳欣、杨军、杨伟青参与撰写； 第7章为镇江关流域水沙变化特征及驱动机制，由张会兰主笔，庞建壮参与撰写； 第8章为新型降水观测技术在分布式模型中的新进展，由张会兰和庞建壮共同主笔。全书由张会兰、王云琦、王玉杰负责审定统稿，马岚、王彬、庞建壮负责审定校核，庞建壮、杨军、付思佳和罗泽宇负责文字统稿。 　　在本书完成过程中，得到了清华大学王兴奎教授和李丹勋教授、重庆交通大学李文杰教授、美国爱荷华大学Larry Weber教授和Marian Muste教授、中国农业大学钟强副教授、北京交通大学陈启刚副教授等多位专家的指导与帮助。谨在本书出版之际，感谢所有对完成书稿给予支持与帮助的领导、同事、同仁。 　　由于作者水平有限，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。 作者 2023年2月于北京

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