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user: 3. 土地利用/覆被变化 本研究通过比较2000年和2010年两种土地利用/覆被情境下的水电产量和价值来分析土地利用/覆被变化对流域水电生产的影响。除了土地利用/覆被变化外，其他因素，特别是降水量、市场、发电站的技术和运营等的波动也会对水电产量和价值产生影响。为了识别出土地利用/覆被变化的效应，论文使用了流域15年平均降水量，并假设其他因素不变。考虑到九龙江流域梯级电站的特点，论文基于DEM图层，利用ArcGIS软件，把研究区域划分成151个子流域(每个水电站作为子流域出水口划分而得)。把制作的图层和模型需要的其他数据(表1)输入InVEST水电生产模型，得到研究结果。为了分析和展示的方便，论文将151个子流域合并为14个子流域进行分析(见图2)。北溪8个子流域(B1-B8)，西溪5个子流域(X1-X5)，南溪一个子流域(N1)。其中B3、B7、B8、X3、X5、N1是城市化程度较高的子流域，为城市子流域，其他为农村子流域。 3.1. 土地利用/覆被变化 分析2000年到2010年土地利用/覆被转移可以发现，流域土地利用/覆被变化表现为耕地、林地、草地、水域面积减少，其中耕地和林地面积减少最多，分别为172.33km 2 和183.85km 2 。减少比例分别达到7.8%和1.9%； 建设用地面积增加了419.50 km 2 ；增加了1.46倍。建设用地增加主要由耕地、林地和草地转变而来，转移面积分别为178.33 km 2 、177.58 km 2 和55.46 km 2 (图3(a))。从各子流域土地利用/覆被变化看，所有子流域建设用地面积都在增加，耕地、林地和草地面积在减少，流域增加的建设用地主要分布在城市子流域(图3(b))，6个城市子流域增加的建设用地面积占整个流域增加的建设用地面积的比例达到77.28%。同时必须注意的是，尽管流域土地利用转换方向都是由耕地、林地、草地等转化为建设用地，但是不同子流域这些土地利用/覆被类型转化为建设用地的比例不同。如子流域B3的林地和耕地转化为建设用地面积大致相同，而子流域X5中，所增加的建设用地70%由耕地转化而来。各子流域这种土地利用/覆被变化的特点对下面将分析的流域水电产量的变化产生重大影响。 3.2. 对产水量的影响 九龙江流域产水量空间分布及其变化见表2。产水量不仅受到降水量影响，各子流域内土地利用/覆被类型的分布情况、植被蒸散系数、土壤质地和土壤深度等影响实际蒸散量大小的因素也会影响产水量 [ 28 ] 。九龙江流域各土地利用/覆被类型的平均实际蒸散量依次为水域 > 耕地 > 林地 > 草地 > 建设用地 > 未利用地(图4)。这使得一些子流域尽管降水量相对较大，但是由于其蒸散量较高的土地利用/覆被类型所占比例较高，其产水量反而较小。如尽管子流域X3的降水量比子流域B8小(表2)，但是由于子流域B8的土地利用/覆被类型中平均实际蒸散量较大的水域和耕地所占的比例大于X3，导致X3的产水量反而大于B8。 不同土地利用/覆被类型实际蒸散量的不同是土地利用/覆被变化影响产水量的主要机制。从表2可以发现，由于土地利用/覆被的变化是从蒸散量较大的耕地和林地转化为蒸散量较小的建设用地，九龙江流域2010年的产水量比2000年增加了0.96亿m 3 ，增幅为0.66%。各子流域产水量变化见图5。 从图5(a)可以发现，所有子流域产水量都在增加，但是城市子流域产水量增幅大于农村子流域；从图5(b)可以看到，增加的产水量主要来自于建设用地增加较多的城市子流域。6个城市子流域面积占全流域面积的33.34%，但是增加的产水量占全流域的比例达到70.83%。 3.3. 对用于发电的水量的影响 产水量的增加并不必然引起发电量的增加。如论文2部分所讨论，水电生产数量取决于实际达到大坝可能用于发电的水量。实际达到大坝的水量为大坝上游子流域产水量与耗水量之差。耗水主要发生在耕地和建设用地两种土地利用/覆被类型上。模型运行得到的流域耗水量变化和达到大坝用于发电的供水量的变化见图6(a)。由于土地利用/覆被的变化，尽管产水量增加了0.96亿m 3 ，但是流域耗水量增加量为11.32亿m 3 。这导致整个 图3. 土地利用/覆被变化 Table 2 Water yield of Jiulong River in 2000 and 201 子流域 面积/km 2 降水量/mm 2000 2010 蒸散量/mm 平均产水量 /mm 总产水量 /(10 8 m 3 ) 蒸散量 /mm 平均产水量 /mm 总产水量 /10 8 m 3 B1 2207 1687.90 572.27 1115.63 24.62 570.40 1117.50 24.66 B2 1213 1669.67 559.76 1107.34 13.43 558.70 1108.40 13.45 B3 1042 1613.25 566.30 1045.41 10.89 543.26 1068.45 11.13 B4 624 1655.92 574.75 1080.88 6.74 572.09 1083.54 6.76 B5 1489 1656.26 557.06 1099.18 16.37 554.44 1101.80 16.41 B6 1592 1594.58 552.27 1042.33 16.59 546.90 1047.71 16.68 B7 889 1561.44 541.87 1019.63 9.06 535.81 1025.68 9.12 B8 473 1505.78 597.75 908.07 4.30 570.78 935.05 4.42 X1 1108 1568.47 565.80 1002.63 11.11 563.63 1004.79 11.13 X2 1005 1547.83 548.27 997.98 10.03 545.15 1001.10 10.06 X3 861 1488.10 534.58 952.12 8.21 526.16 960.55 8.28 X4 391 1487.33 563.47 923.85 3.64 549.53 937.78 3.66 X5 427 1486.91 581.20 905.63 3.87 547.63 939.20 4.01 N1 703 1420.50 518.70 893.98 6.28 511.80 900.88 6.33 合计/平均 14024 1567.42 559.58 1006.76 145.14 549.73 1016.60 146.10 表2. 2000年和2010年九龙江流域产水量 图4. 九龙江流域不同土地利用/覆被类型的实际蒸散量 图5. 各子流域的产水量变化和增加的产水量比例 图6. 土地利用/覆被变化对耗水量和供水量影响 流域达到大坝可能用于水力发电的水量减少了10.36亿m 3 ，减少比例为8.46%。各子流域土地利用/覆被变化的不同(图3(b))，导致各子流域耗水量的变化差别较大。耗水量和供水量变化较大的区域为土地利用/覆被变化较大的城市子流域(图6(b))。 3.4. 对用于发电的水量的影响 模型得到的九龙江流域2000年和2010年各子流域发电量和利润见表3。2010年土地利用/覆被条件下，九龙江流域年发电量为20.6亿kwh，使用年限30年内水电利润的净现值为90.4亿元，年均利润5.31亿元。由于 Table 3 Annual hydropower production and net present value of Jiulong River in the year of 2000 and 201 子流域 2000年 2010年 供水量/(10 8 m 3 ) 年发电量/(10 8 kwh) 利润净现值/(10 8 元) 供水量/(10 8 m 3 ) 年发电量/(10 8 kwh) 利润净现值/(10 8 元) B1 22.20 5.35 23.70 21.80 5.27 23.20 B2 12.90 4.00 18.60 12.80 3.97 18.50 B3 8.26 2.06 8.87 6.12 1.51 5.91 B4 6.06 1.04 4.52 5.88 1.01 4.34 B5 15.10 2.75 11.70 14.60 2.66 11.20 B6 14.00 0.26 0.98 12.90 0.24 0.89 B7 7.42 0.32 1.42 6.66 0.28 1.26 B8 2.08 0.00 0.00 1.08 0.00 0.00 X1 9.40 1.57 6.31 9.15 1.54 6.21 X2 8.75 2.48 10.90 8.52 2.47 10.80 X3 6.37 1.36 6.67 5.15 1.10 5.31 X4 3.67 0.53 2.55 2.92 0.46 2.22 X5 1.82 0.00 0.00 0.72 0.00 0.00 N1 4.47 0.14 0.71 3.84 0.12 0.60 合计 122.50 21.85 96.92 112.14 20.64 90.44 年利润 5.69 5.31 表3. 2000年和2010年九龙江流域年发电量和价值 图7. 土地利用/覆被变化对各子流域水力发电量的影响 图8. 各子流域发电量和单位面积发电量 土地利用/覆被变化，与2000年相比，九龙江流域年水力发电量减少了1.21亿kwh，降低了5.55%，年利润减少0.38亿元，降低了6.68%。 从表3和图7(a)可以发现，每个子流域的发电量和利润都在降低。但是城市子流域发电量降低的比例要大于农村子流域。6个城市子流域中除B8和X5由于没有水电站外，其余4个子流域发电量降低的比例都高于流域平均水平；而农村子流域除B6和X4外，其他子流域发电量降低的比例都低于流域平均水平。流域水力发电量降低主要是由于土地利用/覆被变化剧烈的城市子流域发电量减少造成的(图7(b))。子流域B3减少的发电量占到全流域减少的发电量比例达到45.23%，X3达到21.38%。四个城市子流域减少的发电量占整个流域发电减少量的71.22% (图7(b))。 图8显示了各子流域总发电量、单位面积和万吨供水量的发电潜力。从图8可以发现，无论是总发电量还是单位面积发电潜力，上游子流域都远远高于下游子流域；上游子流域万吨供水量的发电潜力也远远高于流域平均水平。因此从水电生产的可持续性看，在制定流域发展规划空间规划时，必须注意上游子流域的保护。 我们用模型运行得到的产水量、发电量与流域多年平均水资源量和发电量进行比较来验证模型结果。九龙江流域多年平均水资源量为154.97亿m 3 [ 29 ] ，2010~2015年年均发电量为20.83亿千瓦时。实际发电量与模型计算发电量误差在5%以内，实际水资源量与模型计算的产水量误差在6%左右，说明模型结果具有很高的可靠性。