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洮儿河流域是东北西部地区景观的缩影，是典型的生态环境敏感带和脆弱区。本文选取洮儿河流域中上游地区为研究区，采用特征参数时间序列法和SWAT模型分别探讨LUCC、气候变化、水利建设等因素对径流的影响；并通过分析两种典型土地覆被情景的径流效应，提出未来时期有利于水资源可持续利用与生态保护的建议。通过研究，得出以下主要成果与结论：
(1)研究区土地利用以耕地、林地和草地为主。林、草地主要分布在洮儿河流域上游区域，其他类型主要分布在中游地区。1970s初期～2000年期间，旱地增加最为显著，其次是林地和草地的减少，水田的增加速度最快；林转草、草转旱、草转林、林转旱和水转旱是主要的土地利用变化类型(占变化总面积的81.55％)，说明研究区内人类活动的增强有加剧生态退化的趋势。
(2)采用Mann-Kendall法将研究区径流演化过程划分为两个阶段：1961-1985年(第一阶段)和1986-2000年(第二阶段)。40年间，实测径流呈先减少、后增加、再减少的趋势，多年平均流量为38.2 m3/s，径流年际变化比较强烈且年内分配非常不均匀，各月流量基本不存在明显的变化趋势；年降水量呈一定的增加趋势，多年平均值为427 mm，只有12月份的降水呈明显增加趋势，降水最大月和最小月分别发生在7月份和1月份，均比实测流量提前一个月；年均气温呈明显的波动上升趋势，多年平均气温为5.48℃，第二阶段的年均气温明显高于第一阶段。
(3)对年降水-天然径流的距平百分率和双累积曲线、天然年径流系数、年气温-天然径流关系、相同降水频率下天然年径流的变化等特征参数的分析表明，年降水与天然年径流呈正相关关系，降水对径流变化起决定作用；年气温与天然年径流呈负相关关系；随着时间序列的延长，降水和气温对天然径流的影响均有所减弱。因此，1970s初期～2000年间，植被覆盖度降低可能是天然年径流系数增大的主要原因，其在丰水年对径流的影响可能比在枯水年的影响大。
(4)洮南站1961-2000年间实测径流与天然径流的比较说明，研究区内水利工程建设和工农业用水等水资源的开发利用导致1986-2000年间的年径流减少5.8亿m3(21.2 mm)，占多年平均天然年径流量的37.1％。其中，察尔森水库的修建对径流的年内分配起一定的调解作用，即可降低洪峰径流，而增加枯水径流。但察尔森水库的下游灌区用水量大且浪费严重，是导致下游来水量锐减的主要原因，特别是在枯水年份，河道出现断流，下游地区生态退化严重。
(5)构建了适合研究区的SWAT模型，40年间模拟结果的确定性系数与相关系数分别为0.81和0.87。本文对SWAT模型的校正和检验均采用天然径流资料，有效地排除了水资源开发利用可能造成的干扰，一定程度上提高了定量区分气候变化与LUCC对径流影响贡献率的准确度。模型模拟结果表明，LUCC与气候变化的共同作用使年径流增加44.8 mm，二者对年径流影响的贡献率分别为12.7％和76.0％，说明气候波动是天然径流变化的主要驱动因素；月径流的模拟结果分析表明，LUCC与气候变化使年内各月径流量有所增加，尤其是对汛期径流的增加作用更为显著。
(6)采用CA-Markov模型建立了两种典型的土地覆被情景，并采用构建的SWAT模型分别模拟其径流效应。研究结果表明：植被覆被度增加(P1情景)或减少(P2情景)使径流减少或增加的影响程度在汛期和丰水年尤为突出。其中，P1情景下，径流将减少5.8亿m3；P2情景下，径流将增加2.5亿m3。对比分析气候变化、LUCC、水资源开发利用等因素对径流变化的影响作用表明，相对于土地覆被变化而言，土地利用的管理方式(主要指农田灌溉用水方式)对径流的影响更加显著。因此，虽然未来时期的土地覆被变化(情景P2)可能会使产流增加，但如果不改变当前粗放型的农田灌溉用水方式，将导致农田灌溉用水量急剧增长，从而对下游地区的水资源利用和生态保护带来不利影响。基于此，提出了促进研究区水资源可持续利用与生态保护的建议。