基于SWAT+模型的长江上游流域径流变化时空归因研究及其对水资源管理的启示

针对长江上游流域(UYRB)径流变化时空异质性及驱动机制不明的问题，Yu Han等采用SWAT+模型量化了气候变化与土地利用/覆被变化(LUCC)的贡献率，揭示气候变化(77.69%)为主导因素，并发现水库调度对枯落期/蓄水期径流的调控作用，为变化环境下流域水资源管理提供了科学依据。

　　

长江作为中国最重要的水资源命脉，其上游流域(UYRB)承载着全国40%的人口与经济总量，却面临着径流格局剧变的挑战。近年来，极端水文事件频发——如2022年历史性干旱，暴露出当前研究存在三大瓶颈：传统方法难以量化气候与人类活动的复合效应；时空维度分析不完整，尤其缺乏对水库调度关键窗口期（12-5月枯落期和8-11月蓄水期）的研究；现有模型对复杂下垫面的模拟精度不足。这些问题严重制约着"长江大保护"战略的实施，亟需创新研究方法。

为破解这些难题，河海大学水文水资源学院Yu Han团队在《Journal of Hydrology: Regional Studies》发表研究，首次将完全重构版的SWAT+模型应用于UYRB，构建了"时空双维度"归因框架。研究团队采用 Pettitt检验识别径流突变点（2000年），划分1961-2000年为基准期、2001-2023年为影响期；通过拉丁超立方抽样-单因素法(LH-OAT)筛选出9个敏感性参数，采用分区校准策略提升模型适应性；运用改进固定变化法(MFC)分离气候与LUCC贡献，并结合水量平衡残差解析其他人类活动影响。

径流变化特征评估

通过89个气象站和5个水文控制站数据，发现全流域年径流减少346亿m³/yr，呈现枯落期增水215.3亿m³/yr、蓄水期锐减402.9亿m³/yr的"旱涝分化"格局。空间上，金沙江流域(JSRB)贡献最大减幅（38.91%），而干流区(MSR)在枯落期呈现最强增水效应。

气候驱动机制

Penman-Monteith算法显示：全流域降水(PCP)减少27mm、潜在蒸散发(PET)增加23.2mm，共同导致77.69%的年径流减少。值得注意的是，MSR因降水增加28.4mm成为唯一径流正贡献区，揭示气候响应存在空间分异。

LUCC生态水文效应

基于1985-2020年土地利用数据，发现"退耕还林"工程使森林覆盖率提升3.9%，通过增强冠层蒸散发导致年径流减少2.02亿m³/yr（贡献率5.85%）。但枯落期LUCC却使武江流域(WRB)径流增加0.79亿m³/yr，反映森林对基流补给的季节性调节。

人类活动残差解析

水量平衡残差揭示：枯落期24.7亿m³/yr正残差与蓄水期-18.2亿m³/yr负残差呈镜像关系，暗示水库"削峰填谷"的调度特性。结合用水统计，证实人类耗水增加4.64亿m³/yr贡献了13.41%的径流减少。

这项研究创新性地构建了"气候-土地利用-水库调度"多维驱动解析框架，其方法论对全球变化背景下的大流域管理具有普适价值。实践层面，建议重点关注：①金沙江流域的气候敏感区监测；②武江流域喀斯特地貌区的生态修复；③将上游水库群调度纳入长江全流域水资源联合调配体系。未来研究需进一步整合水库运行模块，以更精准模拟人类干预下的水文响应。