基于SWAT的沁河流域水壓力指數(shù)計(jì)算及生態(tài)脆弱性分析

全志淼, 左其亭,2, 王鵬抗, 張羽

(1.鄭州大學(xué) 水利與交通學(xué)院,河南 鄭州 450001; 2.河南省水循環(huán)模擬與水環(huán)境保護(hù)國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450001)

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)系統(tǒng)面臨外部壓力時受到破壞或崩潰的敏感程度[1]。生態(tài)脆弱性作為生態(tài)系統(tǒng)固有的一個特殊屬性,與水資源、氣候變化、土地利用類型以及土壤質(zhì)地等眾多因素息息相關(guān),可以綜合反映生態(tài)系統(tǒng)的健康水平。然而,人口增長和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,人類社會對水資源的需求激增,導(dǎo)致水生態(tài)問題日益嚴(yán)重。特別是處于干旱和半干旱地區(qū)的內(nèi)陸河流域,由于水資源不足且時空分布不均勻,使得流域生態(tài)環(huán)境更為脆弱[2],水資源成為影響流域生態(tài)脆弱性的關(guān)鍵因素。因此,從水資源的角度分析流域生態(tài)脆弱性狀況及時空變化特征,對評估流域生態(tài)系統(tǒng)健康水平和促進(jìn)地區(qū)水資源優(yōu)化配置具有重要意義。

現(xiàn)階段,國內(nèi)外在生態(tài)脆弱性方面進(jìn)行了諸多研究,其主要是基于不同學(xué)科理論和研究目的發(fā)展了一系列評估模型框架,包括壓力-敏感性-恢復(fù)力[3-4]、暴露-敏感性-適應(yīng)力[5-8]、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)[9-12]等,研究范圍涵蓋流域[13-14]、行政區(qū)[15-16]、城市[17-18]、地形地貌單元[19-20]以及生態(tài)功能區(qū)[21-22]等。生態(tài)脆弱性的研究已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn),但是現(xiàn)有的研究大多關(guān)注于構(gòu)建指標(biāo)評價體系,且指標(biāo)的類型大多集中在氣候狀況、土地利用類型以及植被覆蓋度等因素上,鮮有從水資源的角度對地區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行分析。此外,現(xiàn)有的研究方法單一,大多是基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)構(gòu)建評估模型,忽略了研究區(qū)完整的生態(tài)過程。并且,大多數(shù)研究都是基于單一時間尺度分析地區(qū)生態(tài)脆弱性,忽略了多時間尺度下的生態(tài)脆弱性的時間變化特征,且無法捕捉研究區(qū)內(nèi)部的空間異質(zhì)性。

蒸散發(fā)量(Evapotranspiration,ET)反映了土壤蒸發(fā)和植物表面蒸騰的綜合過程,是流域尺度上反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的重要指標(biāo)。蒸散發(fā)量主要有兩大類,分別是潛在蒸散發(fā)量(Potential Evapotranspiration,PET)和實(shí)際蒸散發(fā)量(Actual Evapotranspiration,AET),它們分別反映了作物的需水量和實(shí)際耗水量[23-25]?，F(xiàn)有研究表明,基于潛在蒸散發(fā)量(PET)和實(shí)際蒸散發(fā)量(AET)的比率構(gòu)建的水壓力指數(shù)(Water Stress Index,WS)是表征流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)及其時空變化特征的一個重要指標(biāo)[26-28], LIAQAT U W等采用了水壓力指數(shù)來分析朝鮮半島的水資源壓力足跡[26], JAHANGIR M H等基于該指數(shù)分析了伊朗地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)對土地覆蓋變化的動態(tài)響應(yīng)[27], SUN H W等利用該指數(shù)評估中國生態(tài)系統(tǒng)的壓力狀況[28]。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是由美國農(nóng)業(yè)部研發(fā)的分布式水文模型,在國內(nèi)外水資源相關(guān)研究中得到廣泛的應(yīng)用[29-34]。SWAT模型內(nèi)置多種計(jì)算潛在蒸散發(fā)量的模型公式,可以簡化計(jì)算過程。同時,SWAT模型可以全面考慮水文要素變化的自然因素和人為因素,反映研究區(qū)內(nèi)部的空間異質(zhì)性,較為完整地揭示流域生態(tài)過程的內(nèi)在機(jī)理。

綜上,本文以沁河流域?yàn)檠芯繉ο?基于2008—2016年氣象水文資料構(gòu)建SWAT模型,分別采用Penman-Monteith法和Hargreaves法計(jì)算沁河流域的潛在蒸散發(fā)量,引入水壓力指數(shù)計(jì)算公式對沁河流域生態(tài)脆弱性進(jìn)行量化評價,分析其多年時空變化特征,以期為沁河流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及治理提供一定研究思路和技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 沁河流域概況

沁河發(fā)源于山西省沁源縣,屬黃河一級支流。沁河自北而南流經(jīng)山西、河南兩省,最終從河南省武陟縣南流入黃河。如圖1所示:沁河干流全長485 km,流域面積達(dá)13 532 km2。沁河流域位于北緯34°5′～36°6′、東經(jīng)111°5′～113°5′[35-36],屬溫帶大陸性氣候,多年平均降水量613.1 mm,降水量年內(nèi)變化大,且多集中在夏季(6—8月),是典型的半干旱地區(qū)內(nèi)陸河流域。沁河流域是中國北方的一個重要農(nóng)業(yè)區(qū),也是華北平原水資源較為豐富的區(qū)域之一。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,沁河流域資源環(huán)境問題日益凸顯,生態(tài)環(huán)境狀況逐漸惡化,生態(tài)脆弱性不斷增強(qiáng)。因此,對沁河流域的生態(tài)脆弱性進(jìn)行研究對于流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

圖1 沁河流域圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

構(gòu)建流域SWAT模型所需的數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)以及水文數(shù)據(jù)。其中DEM數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺,分辨率為90 m×90 m;土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心,空間分辨率為30 m×30 m;土壤類型數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD),分辨率為1 km;氣象數(shù)據(jù)來源于高分辨率CMADS 1.1數(shù)據(jù)集,空間分辨率為0.25°×0.25°;水文數(shù)據(jù)選取了沁河流域潤城水文站(112°31′E、35°28′N)、五龍口水文站(112°41′E、35°10′N)和武陟水文站(113°16′E、35°04′N)3個水文站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。2008—2016年月徑流數(shù)據(jù)被用于模型率定與驗(yàn)證。

2 研究方法

2.1 基于SWAT模型的流域水壓力指數(shù)計(jì)算框架

構(gòu)建沁河流域SWAT模型,通過SWAT模型內(nèi)置功能模擬計(jì)算沁河流域2010—2016年的潛在蒸散發(fā)量(PET)和實(shí)際蒸散發(fā)量(AET),并引入水壓力指數(shù)(WS)分析流域生態(tài)脆弱性及其時空變化特征。研究框架如圖2所示:①基于DEM數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建沁河流域SWAT模型;②利用沁河流域?qū)崪y月平均徑流數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證,以滿足模型的精度要求;③計(jì)算潛在蒸散發(fā)量(PET)和實(shí)際蒸散發(fā)量(AET);④利用潛在蒸散發(fā)量(PET)和實(shí)際蒸散發(fā)量(AET),計(jì)算水壓力指數(shù)(WS);⑤分析流域WS值和生態(tài)脆弱性的時空變化特征。

圖2 技術(shù)路線圖

2.2 SWAT模型構(gòu)建

2.2.1 模型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

1)DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建。首先下載沁河流域及其附近區(qū)域的DEM數(shù)據(jù),然后對下載的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、研究區(qū)域裁剪、坐標(biāo)系投影以及填洼處理,最后得到沁河流域的DEM數(shù)據(jù)。

2)土地利用數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。首先從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心下載數(shù)據(jù),然后根據(jù)沁河流域邊界裁剪、坐標(biāo)投影得到研究區(qū)土地利用柵格數(shù)據(jù),再將流域內(nèi)的土地利用類型重新分為10類,如圖3(a)所示,并建立索引表。

圖3 沁河流域土地利用類型和土壤類型示意圖

3)土壤數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。土壤數(shù)據(jù)來自世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD),不需要進(jìn)行粒徑轉(zhuǎn)換。根據(jù)土壤分組將土壤數(shù)據(jù)重分類,分為10種類型,如圖3(b)所示。

4)氣象數(shù)據(jù)輸入。采用高分辨率CMADS 1.1數(shù)據(jù)集驅(qū)動SWAT模型,通過提取流域所在氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù),制作氣象數(shù)據(jù)索引表,得到沁河流域氣象數(shù)據(jù)。

2.2.2 模型構(gòu)建及運(yùn)行

基于DEM數(shù)據(jù),結(jié)合流域?qū)嶋H河網(wǎng)分布,選取流域出口斷面位置(113°26′E、34°59′N),對流域進(jìn)行子流域劃分;加載土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù),進(jìn)行水文響應(yīng)單元的劃分;加載氣象數(shù)據(jù),運(yùn)行SWAT模型。

2.2.3 模型率定與驗(yàn)證

使用SWAT-CUP軟件對模型進(jìn)行參數(shù)敏感性分析。采用SUFI-2反演算法和潤城水文站、五龍口水文站以及武陟水文站3個水文站點(diǎn)2008—2016年的實(shí)測月徑流數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證,參考相關(guān)研究[37-38],并選用納什系數(shù)(ENS)、相關(guān)系數(shù)(R2)評價模型的適用性?；趦上禂?shù)計(jì)算結(jié)果的模型精確程度評估標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 SWAT模型精確程度評估標(biāo)準(zhǔn)

2.3 流域蒸散發(fā)量計(jì)算

通過SWAT模型模擬結(jié)果可直接獲取實(shí)際蒸散發(fā)量(AET),并基于SWAT模型所搭載的兩種計(jì)算方法對流域的潛在蒸散發(fā)量(PET)進(jìn)行計(jì)算,具體如下。

2.3.1 Penman-Monteith法

Penman-Monteith(PM)法適用性強(qiáng),計(jì)算結(jié)果精確度較高。該方法在考慮了多種氣象因素后,將物質(zhì)傳送方法與能量平衡相結(jié)合,是目前公認(rèn)的誤差最小的潛在蒸散發(fā)量估算方法[39-40]。采用基于PM模型的FOA-PM公式計(jì)算研究區(qū)的潛在蒸散發(fā)量(PET),計(jì)算公式如下:

(1)

式中:Rn為作物表面的凈輻射,MJ/(m2·d);T為離地面2 m高處的日均氣溫,℃;G為土壤熱量通量密度,MJ/(m2·d);U2為離地面2 m高處風(fēng)速,m/s;es為飽和水汽壓差,kPa;ea為實(shí)際水汽壓差,kPa;Δ為蒸汽壓曲線的斜率,kPa/℃;γ為干濕計(jì)常數(shù),kPa/℃。

2.3.2 Hargreaves法

Hargreaves(HS)法僅根據(jù)溫度資料便能計(jì)算出區(qū)域的潛在蒸散發(fā)量,且計(jì)算結(jié)果精度較高[41]。計(jì)算公式如下:

(2)

式中:λ為水蒸發(fā)潛熱,MJ·kg-1,根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)取λ=2.45 MJ·kg-1[42];Tmax和Tmin分別為研究區(qū)的最高氣溫和最低氣溫,℃;T為平均氣溫,℃。

2.4 水壓力指數(shù)計(jì)算及生態(tài)脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)

水壓力指數(shù)(WS)基于實(shí)際蒸散發(fā)量(AET)與潛在蒸散發(fā)量(PET)之比而構(gòu)建[26-28],通過實(shí)際蒸散發(fā)量(AET)與潛在蒸散發(fā)量(PET)的差異程度反映土壤或植被水分供需狀況、灌溉效率以及水資源利用效率等綜合效應(yīng)。因此,WS值被常用作評估地區(qū)水資源短缺和干旱程度、監(jiān)測植被生長狀況以及荒漠化進(jìn)程等。而上述評估內(nèi)容與地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康水平及生態(tài)脆弱性息息相關(guān)?；诖?本文擬采用水壓力指數(shù)(WS)的計(jì)算結(jié)果對沁河流域生態(tài)脆弱性狀況及生態(tài)系統(tǒng)健康水平進(jìn)行量化評價。通過WS的計(jì)算結(jié)果分析地區(qū)水資源的利用情況,得出其相應(yīng)的生態(tài)脆弱性評價結(jié)果及時空分布特征。計(jì)算公式如下:

(3)

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn),設(shè)定WS=0.2為水壓力指數(shù)的最小閾值[43],并在此基礎(chǔ)上,參考國內(nèi)外生態(tài)脆弱性評價研究的分級標(biāo)準(zhǔn)[44-47],將沁河流域生態(tài)脆弱性劃分為5個等級,分別為生態(tài)良好、輕度脆弱、中度脆弱、重度脆弱、極度脆弱。其水壓力指數(shù)和生態(tài)脆弱性分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 WS、生態(tài)脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)特征

3 結(jié)果分析

3.1 SWAT模型率定結(jié)果

構(gòu)建沁河流域SWAT模型,并根據(jù)ENS和R2率定結(jié)果評價沁河流域SWAT模型的徑流模擬精度。模型校驗(yàn)結(jié)果如圖4和表3所示。圖4和表3中的結(jié)果表明:3個水文站模擬期內(nèi)的模擬徑流與實(shí)測徑流曲線趨勢擬合程度較好,3個水文站的ENS和R2均符合模型評估標(biāo)準(zhǔn)(表1),結(jié)合表1中的評估標(biāo)準(zhǔn)可知,模擬結(jié)果較為可觀,中間過程的模型參數(shù)和數(shù)據(jù)較為合理。圖4和表3中的模擬結(jié)果表明,基于CMADS 1.1數(shù)據(jù)集驅(qū)動的SWAT模型在沁河流域徑流模擬中具有較好的適用性。

表3 3個典型水文站點(diǎn)率定期和驗(yàn)證期擬合結(jié)果

圖4 3個典型水文站點(diǎn)率定期和驗(yàn)證期徑流模擬結(jié)果對比

3.2 沁河流域水壓力指數(shù)及生態(tài)脆弱性變化特征

3.2.1 水壓力指數(shù)及生態(tài)脆弱性年尺度變化特征

通過SWAT模型進(jìn)行年尺度徑流模擬后,分別采用Penman-Monteith法和Hargreaves法計(jì)算年尺度下的沁河流域的WS值,結(jié)果如圖5所示。具體表現(xiàn)為:采用Penman-Monteith法計(jì)算的WS值由2010年的0.492降低至2016年的0.411,生態(tài)脆弱性為中度脆弱;而采用Hargreaves法計(jì)算的WS值由2010年的0.607降低至2016年的0.520,生態(tài)脆弱性由重度脆弱轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸却嗳?兩種方法計(jì)算得到的WS值變化均呈現(xiàn)較為明顯的下降趨勢。此外,采用Hargreaves法的計(jì)算結(jié)果整體大于Penman-Monteith法的,原因主要是Hargreaves法主要考慮溫度和太陽輻射的影響,忽略了降雨對計(jì)算結(jié)果的影響,故使用Hargreaves法非常容易出現(xiàn)估值偏大的情況。

圖5 沁河流域WS值年尺度時間變化特征

綜合兩種方法的結(jié)果可以得出如下結(jié)論:①沁河流域的水壓力指數(shù)變化值整體呈現(xiàn)較為明顯的下降趨勢,這表明流域生態(tài)脆弱性逐漸減弱,生態(tài)系統(tǒng)的健康水平逐漸提高。這一變化趨勢主要?dú)w因于沁河流域推行新型農(nóng)業(yè)節(jié)水模式,減少了無效蒸發(fā),對解決流域水資源短缺問題、改善流域生態(tài)脆弱性起到了積極的作用。②沁河流域2010—2016年的WS計(jì)算結(jié)果均大于0.4,生態(tài)脆弱性以中度脆弱為主。這表明沁河流域的水資源受到較大壓力,流域生態(tài)脆弱性較強(qiáng),生態(tài)系統(tǒng)較為敏感,蒸散發(fā)量是流域耗水的主要影響因素。因此,為了解決流域水資源短缺問題、改善流域生態(tài)脆弱性,必須堅(jiān)持推行新型農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、優(yōu)化灌溉方式并調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu),以降低蒸散發(fā)量,提高水資源利用效率。

3.2.2 水壓力指數(shù)及生態(tài)脆弱性月尺度變化特征

通過SWAT模型進(jìn)行月尺度徑流模擬后,分別采用Penman-Monteith法和Hargreaves法計(jì)算年尺度下的沁河流域WS指數(shù)值,結(jié)果見表4,表中PM指Penman-Monteith法,HS指Hargreaves法。由表4中的結(jié)果可看出:WS值變化整體呈現(xiàn)先遞減再遞增的動態(tài)演化趨勢,夏季(6—8月)的水壓力指數(shù)值較小,8月達(dá)到最小值;而冬季(當(dāng)年12月—次年2月)的WS值較大,1月份達(dá)到最大值。此外,Hargreaves法的計(jì)算結(jié)果在每年6月均出現(xiàn)較為明顯的波動性變化,并且整體的計(jì)算結(jié)果較Penman-Monteith法的計(jì)算結(jié)果大。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是夏季日照時間長、太陽高度角較大、氣溫較高,使得Hargreaves法的計(jì)算結(jié)果偏大并出現(xiàn)波動。

表4 沁河流域WS月尺度變化特征

綜合兩種方法的計(jì)算結(jié)果可以分析出如下結(jié)論:沁河流域多年月尺度生態(tài)脆弱性整體呈現(xiàn)先減弱再增強(qiáng)的動態(tài)演化趨勢,夏季(6—8月)生態(tài)脆弱性較弱,部分計(jì)算結(jié)果接近微度脆弱;而冬季(當(dāng)年12月—次年2月)生態(tài)脆弱性較強(qiáng),部分計(jì)算結(jié)果達(dá)到極度脆弱。對于流域生態(tài)脆弱性的季節(jié)性變化,根據(jù)沁河流域地域特征,結(jié)合相關(guān)研究成果認(rèn)為其原因主要是夏季降水量較大,而冬季期間會受到冰雪天氣的影響,使得期間的實(shí)際蒸散發(fā)量(AET)接近0[26,48-49]。政府及相關(guān)部門可針對不同季節(jié)影響水壓力指數(shù)的因素,采取相應(yīng)的水資源管理和生態(tài)保護(hù)措施,以改善流域生態(tài)脆弱性,提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 沁河流域水壓力指數(shù)和生態(tài)脆弱性空間變化特征

通過SWAT模型進(jìn)行年尺度徑流模擬后,分別采用Penman-Monteith法和Hargreaves法計(jì)算年尺度下沁河流域的WS值,并從子流域?qū)用鎸?010—2016年沁河流域WS值的空間分布進(jìn)行分析,探究沁河流域生態(tài)脆弱性的空間演化特征,結(jié)果分別如圖6和圖7所示。

圖6 沁河流域WS指數(shù)年尺度空間變化特征(Penman-Monteith法)

圖7 沁河流域WS指數(shù)年尺度空間變化特征(Hargreaves法)

由圖6和圖7中的結(jié)果可知:WS低值區(qū)主要分布在流域的南部和中部地區(qū),而WS高值區(qū)主要分布在北部、西部以及東部地區(qū)。流域WS計(jì)算結(jié)果整體呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢,但各子流域計(jì)算結(jié)果的空間異質(zhì)性較為明顯。且Hargreaves法的計(jì)算結(jié)果整體大于Penman-Monteith法的計(jì)算結(jié)果,出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因如上文闡述,此處不再進(jìn)行解釋。

綜合兩種方法的計(jì)算結(jié)果可以得出如下結(jié)論:①各子流域生態(tài)脆弱性呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢,這表明流域生態(tài)系統(tǒng)的健康水平逐漸提高。②沁河流域生態(tài)脆弱性低值區(qū)主要分布在流域的南部和中部地區(qū),而生態(tài)脆弱性高值區(qū)主要分布在北部、西部以及東部地區(qū),這主要受其潛在蒸散發(fā)空間分布和降雨空間趨勢的影響。③各子流域計(jì)算結(jié)果的空間異質(zhì)性較為明顯,尤其是隨著整體生態(tài)脆弱性遞減后,各子流域之間的生態(tài)脆弱性的差距總體呈擴(kuò)大趨勢。因此,在評估生態(tài)脆弱性時,除了關(guān)注整體的評價結(jié)果外,還需重視研究區(qū)生態(tài)脆弱性的空間分布特征,這將有助于深化對研究區(qū)生態(tài)脆弱性狀況的認(rèn)識。

4 結(jié)論

基于SWAT模型,分別采用Penman-Monteith法和Hargreaves法計(jì)算沁河流域2010—2016年的潛在蒸散發(fā)量(PET),并引入水壓力指數(shù)(WS)計(jì)算公式,定量分析了沁河流域水分脅迫程度、生態(tài)脆弱性以及生態(tài)系統(tǒng)健康水平及其時空變化特征,得到以下結(jié)論:

1)構(gòu)建基于CMADS 1.1數(shù)據(jù)集驅(qū)動的沁河流域SWAT模型,通過水文站的實(shí)測月徑流資料對模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證,結(jié)果表明SWAT模型的擬合程度較好,模擬結(jié)果可用于描述研究區(qū)域的水文過程。

2)Penman-Monteith法和Hargreaves法在沁河流域的計(jì)算結(jié)果精度良好。其中Hargreaves法的計(jì)算結(jié)果偏大,因此有必要對Hargreaves法進(jìn)行修正,提高其在一定地區(qū)的計(jì)算精度和可靠性。

3)從時間變化來看,沁河流域的年際水壓力指數(shù)值逐年減小,但依舊大于0.4,流域生態(tài)脆弱性仍然為中度脆弱,而蒸散發(fā)量是流域耗水的主要影響因素。此外,沁河流域生態(tài)脆弱性年內(nèi)變化較大,呈現(xiàn)先減弱再增強(qiáng)的動態(tài)演化趨勢,夏季(6—8月)的生態(tài)脆弱性較弱,而冬季(當(dāng)年12月—次年2月)的生態(tài)脆弱性較強(qiáng),主要是因?yàn)橄募窘涤炅枯^大,冬季受到冰雪天氣的影響,降雨量較小。

4)從空間分布變化來看,沁河流域生態(tài)脆弱性整體呈現(xiàn)逐年減弱的趨勢,但是流域內(nèi)部各子流域生態(tài)脆弱性評價結(jié)果的空間異質(zhì)性呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢。