黑河流域中游地下水时空变异性分析及其对土地利用变化的响应

应用遥感、地理信息系统和地统计学方法,分析黑河流域中游土地利用变化对地下水位时空变异性的响应。首先,通过半变异函数模型分析黑河中游地下水的变异特征,进而利用克里格插值拟合黑河流域中游1985年和2005年地下水位时空分布。其次,结合遥感解译生成的1985年和2005年两期土地利用类型分类图,叠加分析地下水位变化与土地利用类型转移之间的关系。结果表明：①1985~2005年间,整个黑河中游地下水位变化表现为冲洪积扇中上部荒漠区地下水位下降显著,而河谷盆地中部和下游河谷绿洲区地下水位相对稳定,随机（人为）因素对地下水的影响所占的比重增大,整个黑河流域地下水的连通性和脆弱性增加;②土地利用变化表现出区域面积上的自然植被退化,人工灌溉耕地的扩张变化;③地下水位和土地利用的时空变化具有密切的相关性,地下水位急剧变化的区域均是自然植被变化加剧的区域,主要表现为草地退化,戈壁增加。进一步分析得出冲积扇下部和河流细土平原耕地扩张的土地利用方式是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被退化的主要因素,这种趋势将影响整个黑河中游地下水系统的补排关系,对地下水资源时空变异性产生深远的影响。     

绿洲土地利用影响下地下水矿化度时空变化模拟模型的构建

绿洲土地利用会影响地下水位和地下水矿化度在时间和空间上变化,而这种变化反过来又会影响到土地利用。为了更好地了解二者的互动作用,论文以民勤绿洲为例建立了模拟绿洲土地利用影响下地下水矿化度时空变化的模型。文中选用二维地下潜水流模型描述绿洲平原区潜水-微承压水系统的地下水流,选用对流－弥散方程描述地下水溶质运移,用计算地下水流的FEFLOW软件求解,把土地利用的影响作为模型源汇项处理,以GIS处理区域土地利用的空间数据。在缺乏连续的矿化度观测值的情况下,通过把模拟的区域矿化度变幅分布图与已有文献报道1979~1990的地下水矿化度变幅分布图对比分析来调整参数,直到使二者基本符合即认为参数满足要求。经过初步验证,此种方法建立的模型能很好地模拟绿洲土地利用对地下水矿化度时空变化的影响。     

滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响

土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002～2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002～2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km²,建筑用地面积增加279km².2002～2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO₃^-·SO₄^2--Mg²⁺型转变为HCO₃^-·SO₄^2--Ca<...     

莱州湾南岸平原浅埋古河道带及冲洪积扇地下水水环境

通过野外实地调查和水化学监测，将莱州湾南岸平原浅埋古河道带及冲洪积扇浅层地下水水化学环境分为３大区域，即北部的全咸水区、中部的咸淡水过渡区和南部的全淡水区．在３个系统的浅埋古河道带内的全淡水区，仍有水化学特征的南北向差异．浅层地下水水化学特征具有年内及年际变化规律．人类应合理开发利用地下水资源，防止咸水入侵和人工污染，保持良好的地下水水环境     

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。     

衡水地区浅层高频地下水位动态的气压响应及其特征

浅层地下水位动态是外界各因素对地下水激励的一个综合响应结果,大气压对浅层地下水位有着重要影响,正确分析这种影响可以有效识别降雨入渗引起的地下水位回升信息。本文分析了华北平原衡水地区大气压变化特征,进行了大气压变化与自动水位计观测的对比分析试验,并结合野外长期监测孔的高频浅层地下水位动态数据,分析了浅层高频地下水位动态观测中的气压响应特征。结果表明:监测孔中的自动水位计不仅记录了地下水位动态,也记录了大气压变化信息;浅层高频地下水位与大气压具有同步变化的特征,两者日周期的峰值出现在9∶00—10∶00,谷值出现在15∶00—16∶00;降雨影响大气压在浅层高频地下水位动态中的响应;选择不同的监测时段,利用浅层高频地下水位监测信息,区分降雨、灌溉和深层开采的影响,从而可以进行地下水的垂向入渗补给量计算。     

石家庄市滹沱河冲洪积扇地下水中BHT和TEP的污染水平及风险评价

为了解华北平原地下水的有机污染状况,在石家庄市滹沱河冲洪积扇采集44个地下水水样,测定了被广泛应用的抗老剂BHT(2,6-二叔丁基对甲酚)和增塑剂TEP(磷酸三乙酯)的污染水平,分析了其分布受水文地质的影响及其对人体健康的风险.结果表明,ρ(BHT)在ND(低于检出限)～7.158 μg/L之间,中位值为0.010 μg/L,检出率为98%;ρ(TEP)在ND～5.081 μg/L之间,中位值为0.177 μg/L,检出率为70%.地下水的水文特性(如导水性、富水性和渗透系数)影响BHT和TEP的分布,二者在导水性、富水性较好和渗透性差的滹沱河冲洪积扇中部浅层孔隙水单元的质量浓度较高,分别为0.001～7.158和ND～3.604 μg/L.石家庄市滹沱河冲洪积扇地下水中ρ(BHT)和ρ(TEP)均低于国外报道值,但检出率高于国外报道值,其中11%的地下水水样中ρ(TEP)高于OECD(经济合作与发展组织)规定的饮用水风险特征阈值(2.4 μg/L).研究显示,石家庄市滹沱河冲洪积扇地区来自于地表的化工产品已淋溶到地下,并对该地区地下水造成了污染.      

塔里木河下游地下水化学特征对输水响应的阶段性研究

通过对塔里木河下游英苏断面地下水化学特征在生态输水作用下变化的观测资料研究发现,地下水化学特征对间歇性输水的响应表现出阶段性的特点:在受输水影响的初期地下水中矿化度和主要离子含量呈现上升变化,随着输水的进行,矿化度和主要离子的含量逐步下降,最后又表现出上升态势.根据地下水盐变化特点可将地下水化学对输水的响应划分为3个阶段:初期阶段(盐分横向累积阶段)、中期阶段(淡化压盐阶段)和后期阶段(蒸发溶盐阶段);输水间歇地下水化学特征的变化与地下水化学对输水响应表现出的阶段性特征相一致的特点.在“盐随水来,盐随水去”规律作用下,地下水化学特征的阶段性变化受土壤盐分含量、与河道距离、输水水质、水量的影响,其中土壤盐分、输送水的水质与地下水位的抬升是主导因素,而距河道远近与水量的多寡则是导致与河道不同距离处阶段性变化时间差异的重要原因.从水盐运移规律的角度考虑,河道输水方式比面上输水方式更利于生态恢复.     

绿洲土地利用对地下水矿化度时空变化影响的定量评估

绿洲土地利用对地下水矿化度时空变化影响模拟的关键在于如何在模型中体现土地利用的影响。论文在已建立对流－弥散溶质运移方程模拟地下水矿化度模型的基础上,把土地利用对地下水矿化度的影响视做地下水矿化度模型的源汇项,作为面上因子处理,并且把土地利用对地下水溶质变化的影响方式归纳为两点：入渗水把溶质带入地下水体和排泄地下水带走溶质。入渗水带入地下水的溶质数量就是从土壤剖面中淋洗到地下水的盐分,可以用试验确定一定入渗水量下土体脱盐率的方法计算。地下水排泄带走的溶质数量可以用排泄的地下水量与其矿化度积的方法计算。土地利用单元的土体含盐量和地下水矿化度用GIS和FEFLOW结合计算。入渗水带入地下水的溶质数量和排泄水带出地下水的溶质数量的和即为土地利用单元上的源汇量。把模拟结果与历史情况结合分析,证实预测的地下水矿化度变化趋势与历史上类似的土地利用引起的地下水矿化度结果是比较符合的,证明这种处理土地利用对地下水矿化度影响的原则和方法是可行的。而且说明目前的土地利用模式发展下去会导致地下水矿化度的上升,将导致土地盐渍化程度加重,从而影响到土地利用。     

齐齐哈尔市土地利用变化及其对地下水水质的影响

为了探究齐齐哈尔市土地利用变化及其对地下水水质的影响,利用1995年、2003年、2011年遥感影像解译结果,比照地下水水质长期监测数据开展相关研究。结果表明,研究区土地利用类型以旱田、湿地和建设用地为主,其中旱田面积最大,占45%以上;近20a来,湿地面积持续减少,减少面积达112.38km2,主要转变为旱田、水田和建设用地,而建设用地的增加主要来自于开发旱田;1995~2003年、2003~2011年2个时期的综合土地利用动态度分别为0.97%、0.60%,研究区2003年之前总体土地利用变化程度明显高于后期。地下水中NO-3-N、SO2-4、Cl-和总硬度浓度变化趋势,与建设用地和旱田间的相互转变密切相关。城镇化建设快速发展及工矿用地土地资源的长期开发,成为对该地区地下水水质产生直接影响的主要土地利用方式。     

塔里木盆地南缘人类活动干扰下地下水的变化及其生态环境效应

人类活动是塔里木盆地南缘近几十年导致地下水及生态环境变化的主要因素,通过天然河道人工渠系化、平原水库建设以及枢纽工程上移,加速了地表水资源的时空再分配,从而引起了地下水空间补给变化。山前倾斜平原的补给量不断减少,而人工绿洲区地下水补给量则随地表引水量的提高不断增加。同时以天然河道渗漏补给为主转向以渠系、田间入渗为主。山前平原区地下水补给46年减少26.2%,泉水削减37.6%,溢出带下移0.5～1.2km,进入平原荒漠区的水量减少33%;并导致土地沙漠化及盐渍化面积不断扩大,小气候环境日趋恶劣。     

青海湖流域浅层地下水补给来源及其水位变化

地下水补给来源及水位变化是干旱– 半干旱地区生态和植被的主要制约要素之一,也是 开展流域生态和环境治理技术与试验示范的关键。通过青海湖流域2000 年8 月和2009 年8 月浅 层地下水埋深的调查,以及地下水、河水和雨水氢氧同位素分析,揭示了青海湖流域浅层地下水 埋深的基本状况,明确了大气降水是青海湖流域浅层地下水的主要补给来源,其水位变化受居民 用水量的影响外,主要与降水量、地形密切相关。     

焉耆盆地土壤盐渍化影响因素的信息统计分析

土壤盐次生渍化是干旱内陆盆地绿洲区的重要环境问题之一,其程度常以表层土壤含盐量来衡量。表层土壤含盐量是气候、土地利用方式、土壤岩性、潜水位埋深等因素综合作用的结果。针对新疆焉耆盆地严重的土壤次生盐渍化问题,采用信息统计方法研究了焉耆盆地开都河北岸地区表层土壤含盐量与土地利用类型、土壤岩性和潜水位埋深之间的关系。结果表明,焉耆盆地开都河北岸地区土地利用方式是影响土壤表层盐分空间差异的主控因素,耕地内表层土壤含盐量最低,草地和荒地区表层土壤含盐量高;土壤岩性对表层土壤盐分的影响较小,壤土区表层土壤含盐量最高,粉土区最小;潜水位埋深对表层土壤含盐量的影响明显,并具有显著的滞后性。     

中老缅泰交界地区土地利用变化信息挖掘与国别对比

基于Landsat TM/ETM数据,从土地利用空间分布特征、时空变化规律、土地利用程度三个方面,对中老缅泰交界地区1990-2010年土地利用变化特征进行分析。研究表明：① 橡胶园、茶园为增幅最大的土地利用类型,轮歇农地、建设用地、长期性农地也有一定幅度的增加,有林地、灌木林、草地、水域有所减少。② 有林地、灌木林之间的转移及其与长期农地、轮歇农地、橡胶园之间的转移,决定着中老缅泰交界地区土地利用变化特征。中老缅泰交界地区土地利用变化本质上受到市场经济、国家政策、人口迁移、基础设施建设等因素的影响。③ 橡胶园和茶园的时空变化基本表现为面积净值增加,空间位置交换变化非常小。长期农地面积变化不大,但存在较大幅度的空间位置转变;水域、轮歇农地变化以空间位置交换为主。草地、灌木林、有林地、建设用地交换变化和净变化比例相当。④ 1990-2010年,中老缅泰交界地区土地利用程度有所增加,其中,泰国境内土地利用程度最高,老挝和缅甸境内的土地利用程度最低。2000年后中老缅泰交界地区土地利用程度增幅明显加大。其中,中国和缅甸境内土地利用程度后期增幅减小,泰国境内土地利用程度后期增幅变大,老挝境内土地利用程度实现了由前期减少到后期增加的转变。     

基于灌区尺度的聚落与水土资源空间耦合关系研究——以张掖绿洲为例

灌区是构成绿洲的最基本单元,在人工灌渠系统的强烈控制与引导下,渠系的供水量决定了灌溉面积(水浇地)的大小,而水浇地的规模又决定人口的承载能力,因此,水-土-人系统存在着高度的相互依存性和共生性。论文应用空间自相关分析模型的Getis-Ord G_i^*指数,选取张掖39 个灌区中的3 个灌区(新坝、平川、盈科)分别代表沿山独立灌区、绿洲边缘区灌区和绿洲中腹灌区进行分析。结果表明,新坝灌区受独立水系和水资源保证程度的深刻影响,渠系、水浇地和居民点自干渠向外,由热点地区逐渐转变为冷点地区,居民点、干渠、水浇地具有明显的空间聚集特征,渠系对水浇地分布具有显著的控制和引导作用。平川灌区受黑河干流走向的影响,居民点、水浇地表现出明显的核心-外围特征,黑河沿岸干渠对居民点和水资源具有较强的基础性作用。盈科灌区由于水资源丰富,保证程度高,渠系对于水浇地和居民点的控制作用反而低于其他两类灌区。     

一个基于土地利用详查的中国土地资源利用区划新方案

文章简要总结了中国土地资源利用分区工作,进而提出了中国土地资源利用区划的原则、依据和指标体系,确立了中国土地资源利用区划体系与分级。在此基础上,基于《全国土地利用详查》的分县汇总数据,以分县为单元,把自上而下的定性分析和自下而上的定量归并两种区划途径相结合,在县域土地利用结构类型聚类分析的基础上,承继前人的相关工作,提出了一个由12个土地利用区和67个土地利用亚区构成的中国土地资源利用区划新方案,编制完成中国土地资源利用分区图。该方案首次划分出了东南沿海区和藏东南-横断山区两个土地利用区,与以往的方案相比有所创新和发展;土地利用亚区的划分则强调国土开发的重点地区和土地严重退化或生态脆弱地区,从而更具实用性。     

基于土地利用转型视角的“亚喀斯特”区域生态环境效应研究——以黔中部分地区为例

在遥感与GIS的支持下,以1995、2000、2005和2010年的TM影像及2015年的Landsat8 OLI遥感影像为数据源,从土地利用转型的角度,运用区域生态环境质量指数和土地利用转型类型的生态贡献率对亚喀斯特地区的土地利用/覆盖变化过程及生态环境效应进行了定量分析。结果表明,1995~2015年间,亚喀斯特地区土地利用/覆盖变化较为显著,其中生活用地和生态用地面积增加,而生产用地面积减少,主要表现为农业生产用地向城镇、农村生活用地及林地生态用地的转化。计算得到亚喀斯特区域5期的生态环境质量指数分别为0.540 2、0.539 7、0.552 3、0.558 1和0.561 5,生态环境质量总体维持稳定,呈一定的上升趋势。致使亚喀斯特区域生态环境质量改善的主要原因是农业生产用地向林地、草地和水域生态用地的转化;致使生态环境恶化的主要是农业生产用地向城镇、农村生活用地等的转化,但生态环境改善的趋势要大于恶化的趋势。     

绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖时空变化研究

选择新疆于田县为研究区,从导致区域生态环境问题的主要驱动因素--土地利用/覆盖变化(LUCC)为出发点,以遥感技术为依托,对3个时相的陆地卫星数据及相关统计资料进行了处理,利用得到的土地覆盖差值图像,定量分析评价了该区域1979-2001年的时空变化趋势及其主要驱动机制.结果表明:造成绿洲-荒漠交错带生态环境变化的原因主要是绿洲人口数量的剧增以及过渡樵采等,不合理的水土资源利用导致绿洲荒漠化和交错带地下水位下降.绿洲-荒漠交错带普遍存在植被覆盖度大面积下降现象,原先连续的过渡带已有转化成生态裂谷的趋势,绿洲的屏障作用进一步降低.在绿洲外围风沙前沿地带,地表裸露、松散,在起沙风的作用下,流沙侵入农田,进一步恶化了本已很贫瘠而又脆弱的农业生态环境.因此,现阶段绿洲外围生态环境较为恶劣,整体处于不稳定状况.      

艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应研究

借助Arc GIS与ENVI软件,以1998年、2006年和2014年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到3期艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型图.在空间尺度上将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征,并从景观格局和气候变化两个方面来进行生态环境效应研究.通过计算土地利用/覆被类型生态风险指数,从而获得研究区生态安全指数,最终建立艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型与生态环境之间的数量关系,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明,水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大,水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高,盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高,水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大,林草地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加,说明各景观类型所占比例趋于均衡化,作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小,景观异质性增加.1998—2014年间,艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化同时存在,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.据1998—2014年的气象资料,降水量呈下降趋势,降水减少使植物存活率降低,导致植被覆盖率下降,从而影响生态环境的健康发展.另外,在分析驱动机制的基础上,建立了优选多元线性回归方程,结果表明,在景观指数和年径流量中,艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.该研究对艾比湖湿地自然保护区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定有着非常重要的意义.     

近50a人工灌排技术进步对玛纳斯河流域耕地格局变化的影响

分析绿洲人工灌排技术发展和耕地格局变化之间的关系,对研究干旱区灌溉农业发展具有重要的意义。论文选取玛纳斯河流域为研究区,利用RS和GIS技术,对玛纳斯河流域1960年地形图,1976、1989、1997、2006、2013年Landsat遥感影像和历史水利工程建设分布图等原始数据进行处理,获得5期人工灌排渠系矢量图和6期土地利用分类矢量图,并计算人工灌排渠系长度指数和表征耕地格局的绿洲垦殖率、净耕地系数、周长面积比;利用多元逐步回归法,分析干旱区绿洲人工灌排技术对耕地格局变化的影响。结果表明:滴灌技术应用前,玛纳斯河流域耕地分布格局由灌排渠系的空间分布决定,尤其是农渠的分布格局和长度,其与耕地面积的回归方程为y=0.43x+7.38(R~2=0.90,n=33,P=0);滴灌技术应用后,耕地分布格局的变化取决于滴灌系统管网的空间分布,尤其是干管和支管的分布格局与长度,导致流域灌溉水利用系数从1960年的0.38增长到2010年的0.65。