UMass Amherst的新研究将土地利用的变化与水质和水量联系起来

马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员最近在PLOS Water期刊上发表了一项研究，重点关注马萨诸塞州东部的萨德伯里-阿萨贝特和康科德流域，并将水文变化(包括洪水、干旱和径流)与气候变化联系起来土地利用模式。

“我们都生活在一个分水岭中” ，麻省大学阿姆赫斯特分校环境保护教授、该论文的资深作者蒂莫西·兰迪尔 (Timothy Randhir ) 说。“我们不断地改造景观，将曾经的森林变成道路、停车场和后院。我们正在将景观从曾经具有水文弹性的景观转变为将水推向下游的景观。”

但很难看出土地利用变化与水文循环变化之间的复杂联系。例如，马萨诸塞州的大部分地区现在都面临着春季洪水过后夏季干旱的矛盾局面。当然，如果有足够的额外水淹没全州城镇的街道，那么应该有大量地下水用于饮用、草坪浇水和维持溪流和湖泊的水位?

这就是像分水岭一样思考的地方。“每一滴雨落下时都有两条路径，”兰迪尔说。“它可以从土地流入溪流，也可以渗入土壤并慢慢滴入地下水位。” 但是，通过铺设大片土地、掩埋沼泽和湿地以及疏导河流，我们使雨水更难渗入土壤，增加了发生干旱的可能性。与此同时，所有的径流都流入溪流和河流，当它向下游发出轰鸣声时，它们又变成了一场洪水，随着它的前进，更多的径流滋养了它。

为了使土地利用和水文影响之间的联系变得可见，并将这些影响投射到未来，Randhir 和他的研究生、第一作者 Ammara Talib 重点研究了马萨诸塞州东部的 Sudbury-Assabet 和 Concord 流域，该地区既包含波士顿的农村地区和郊区。两人将描述土地利用变化的历史数据输入到预测 2035、2065 和 2100 年趋势的模型中。然后，该团队将土地利用模型的结果输入到称为水文模拟程序-FORTRAN 的水文模型中.

他们发现，到 2100 年，森林总面积将减少 51%，不透水区域(道路和停车场)将增加 75%。这些变化将使年径流量增加 3%，而径流每年将以高达 69% 的速度增长。所有这些增加的径流将意味着更多的表土和水中的其他固体(增加 54%)，磷和氮的浓度分别增加 12% 和 13%。

但这些都不需要发生。

“我们可以在分水岭范围内规划未来，”Randhir 说，通过实施可持续和特定地点土地利用措施最佳实践的城市规划。这些措施包括创建雨水花园、在大型停车场使用透水路面以及使用植被洼地来减缓径流。

“分水岭是景观健康的标志，”Randhir 说。“任何特定景观的生活质量都取决于分水岭的运作方式。”