低碳经济优化情景下土地利用变化对水文响应的时空分异研究——以东江流域为例

《Journal of Hydro-environment Research》：Hydrological response to land use change under low carbon- optimal economic scenario

本文构建了CA-Markov-SWAT-GTWR耦合模型框架，模拟东江流域在低碳经济优化情景下（2035年）土地利用变化对地表径流（SURQ）、蒸散发（ET）、土壤渗漏（PERC）及地下水补给（GWQ）的时空影响。研究发现洪涝季水文响应呈显著空间异质性，为"双碳"目标下流域水资源协同管理提供科学依据。

　　

Highlight

土地利用变化在碳中和与经济增长双重约束下对水文过程产生显著影响。本研究通过耦合CA-Markov模型与SWAT模型，揭示2035年低碳经济优化情景下东江流域水文参数的时空演变规律。

Section snippets

Study area

东江流域作为粤港澳大湾区重要水源地，流域面积27,040 km²，拥有枫树坝、白盆珠、新丰江三大关键水库，其水文动态对区域水安全具有战略意义。

Methodology

研究以2020年为基准年，2035年为规划年（对应中国碳达峰目标），采用NSGA-Ⅱ算法优化土地利用结构，结合CMIP6气候数据驱动SWAT模型模拟水文过程，并通过GTWR模型解析土地利用类型变化对水文参数的局部空间驱动机制。

SWAT模型率定与验证

模型敏感性分析显示，SC径流曲线数（CN2）、河岸储水基流系数（ALPHA_BNK）等11个参数具有显著敏感性（P值<0.05）。月尺度模拟结果验证了模型在东江流域水文过程模拟中的可靠性。

Conclusions

低碳经济导向的土地利用变化将导致地表径流在年/月尺度分别增加2.94%和5.38%，而地下水补给与土壤渗漏年均减少约0.35%。研究为绿色经济快速发展背景下的流域水资源规划提供了时空显式决策支持。