长江流域土地利用/覆被变化的大尺度水文效应

土地利用/覆被变化(LUCC)对流域水文过程具有重要的长期影响作用。针对土地利用覆被变化对大型流域水文过程的影响程度,利用构建的长江流域分布式水文模型分析了土地利用变化情景下的水文效应特征。结果显示:分布式水文模型综合考虑了下垫面土壤、坡度、植被等特征,可以较好的反映降水发生后水分在不同土壤、植被和地形条组合件下,蒸散、地表和地下径流等组分的运移过程。根据不同土地覆被类型的径流成分差异,以及长江流域实际可供调节的土地利用方式,流域现有土地利用格局中农林地依然具有较大的转换空间。根据典型流域中预设的农林地转换情景下的径流效应看,各种情景虽然对流域径流总量变化影响较小,但对蒸散、地表径流和基流可以产生显著影响。其中,林地增加使基流最高提升超过15%,同时可使地表径流下降近5%,两者对蒸散的改变在1%左右,对径流总量变化幅度则只有0.7%左右。不同情景下的水文响应模式反映了未来土地利用调整的水文效应,因此可以基于不同的径流效应,开展有利于综合发挥流域持水能力的空间规划,提升林地所占比重。     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象，基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区，运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成，借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段，分析土地利用构成与水质指数间的相关关系；并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明，巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响，且受地形因素影响。其中，建设用地对河流水质恶化具有明显作用；河流沿岸林地布局能显著改善水质，尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感；耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义，并为同类研究提供借鉴     

流域土地利用变化的长周期水文效应及管理策略

长周期水文效应作为不同强度暴雨事件的综合反映，对流域规划和管理决策非常重要。以太湖地区蠡河流域为研究区，通过解译1984年、1995年和2000年3个时段TM/ETM获得土地利用分布地图，分析其土地利用变化的模式，并基于研究区30年的降水序列，应用长周期水文分析模型L-THIA（Long-Term Hydrologic Impact Assessment），计算3个时段土地利用特征对暴雨地表径流的影响，分析不同土地利用类型水文效应的敏感性，在此基础上总结了减少流域水文效应的土地利用管理策略。分析结果显示，该区土地利用有明显变化，主要表现为水田、旱田向建筑用地的转化，从1984年到2002年，城镇及居民地扩展占流域总面积的4.199 4 ％，地表径流量增加了6.170 ％，不同土地利用方式的水文效应有较大差别，林地、湖滩湿地的敏感性最大，其次是水田和旱田。     

不同土地利用类型的地表特征参量的遥感反演研究——以猫跳河流域为例

利用2007年5月Lansat5 TM数据,运用单通道算法,基于全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系,对贵州省猫跳河流域的地表特征参量进行了反演,得到不同土地利用类型下的典型地表特征参数值。在3种主要的土地利用类型中,林地的植被指数最高、地表温度最低,农田的植被指数最低而地表温度最高,草地介乎林地和农田之间。城镇建设用地主要表现为热岛效应,而水域则主要表现为地表温度（LST）和归一化植被指数（NDVI）的双低特征。进一步对二级土地利用类型的分析表明,由于结构、功能的不同,土地利用二级类在地表特征参量方面也表现出了有规律地变化。有助于深入认识不同土地利用类型的物理特征,可以丰富主要土地利用类型的影像分类的先验知识,有望将不同土地利用方式的生态环境效应研究推进一步     

太湖流域非点源污染研究与控制

分析了太湖流域主要非点源污染类型与现状,指出在完成对点源污染的控制以后,非点源污染将成为该区域环境状况改善的主要限制因子。认为太源流域主要类型非点源污染来源于：农业、林业、养殖业（畜、禽、水产）的非点源负荷,城镇化建设、现代交通、农村居民用地的地表径流,城镇农村生活污水的排放等;定性地论述了非点源污染形成的主要途径。进一步讨论了太湖流域非点源污染研究动态、存在的问题及其发展趋向,就目前太湖流域非点源污染的研究与控制进行了探讨,太湖流域非点源污染的研究需要将环境水文学、生态系统生态学结合起来,同时运用先进技术进行全面动态评估;同时有针对性地讨论了不同类型非点源污染的防治措施。     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响

当点源污染得到有效控制时,非点源污染,尤其是农业非点源污染将成为影响地表水水质的主要因素。利用遥感和地理信息系统技术获取岷江流域土地利用类型,并在分析该流域内地表水水质监测数据的基础上,研究了不同土地利用结构与地表水水质的相关关系。结果表明,在以单一土地利用类型为主控制的区域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显优于耕地;在不同土地利用类型的组合结构中,地表水水质的优劣状况介于林地、草地和耕地为主控制的小流域之间;在其他条件相似时,随着小流域内林地和草地比例的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的增加,非点源污染有增大的趋势。此外,土地利用结构对地表水水质的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上.     

典型喀斯特流域地表产流输出特征

由于喀斯特区域表层岩溶带的结构和构造表现为高度的异质性,以及大量缺失定位观测资料,使得该区域目前还没有较为完善的产汇流模型。对特定小流域地表产流输出过程的分析,有利于对流域内部各种水文过程的认识。本研究正是基于这一背景,通过对一完整自然年的地表产流输出进行分析发现,流域地表径流输出主要发生在5~10月份;受雨强和壤中流向地表径流转化过程的影响,5月份的地表径流产流输出为突发衰弱型伴有明显的迟滞效应,其他月份主要为渐进增强衰弱型,迟滞效应较5月份明显减弱;如去除5月份的影响,6~10月份流域地表径流输出量与降雨量呈显著正相关关系(p0.05,r=0.99);壤中流向地表径流径流转化具有明显的季节性差异;就全年而言,经由卡口站地表径流输出的量占全年降雨总量的23.1%。     

LUCC及气候变化对李仙江流域径流的影响

为揭示李仙江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响，基于SWAT模型，通过设置不同情景，定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响，并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示：(1) SWAT模型在李仙江流域径流模拟中具有很好的适用性，可以用SWAT模型进行流域的径流模拟，率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.74、0.73，验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.63、0.63；(2) 单一土地利用情景显示，将农业用地转化为林地或草地，均会导致流域径流量的减少，而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加，农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地＞草地＞林地。(3) 2006~2015年间李仙江流域的LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度，李仙江径流的变化由气候变化主导。(4) 在RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下，2021~2050年间李仙江流域径流均呈减少趋势，减少的速率分别为3.6和2.15亿m³/10 a，这与1971~2015年间，流域实测径流减速为6.7亿m³/10 a的变化趋势一致，但这两种情景下，径流的减少趋势有所降低，分别为1971~2015年减速的53.7%、32.1%。     

土地利用变化对流域水文过程时空分异的影响 ——以赣江流域为例

土地利用变化引起的水文分量时空变化对认识流域产汇流过程，优化流域土地利用结构和水资源规划具有重要意义。基于SWAT模型，本研究以赣江流域为例，结合1980、2000、2015年3期土地利用数据从水文响应单元的角度，系统分析了单纯土地利用变化对流域产流、蒸发、入渗以及径流等主要水文过程时空分布的影响。结果表明：1980~2015年间，流域内的土地利用变化主要表现为耕地和林地的减少，城乡建设用地的增加；林地的减少和城乡建设用地的增加是产流增加，蒸发和入渗减少的主要原因；总体上，土地利用变化对局部地区水文过程影响较大，但因土地利用类型之间的相互转化和其影响的叠加，流域尺度上的综合水文效应明显降低；土地利用变化导致整个赣江流域平均径流量增加了2.33×108m3，相比较近年来赣江径流的减小幅度其影响十分有限。近年来，赣江入湖径流量的下降主要是由气候变化和其他人类活动作用特别是流域工农业用水的大幅增长所致。流域水文过程模拟应充分考虑土地利用变化水文效应的时空分异，注重天然和社会水循环的耦合，才能更为真实的反映流域水文过程，更好的为流域土地利用结构优化和水资源的高效管理提供科学依据。     

长江上游山丘区土地承载力研究与评价——以四川省宜宾市为例

我国是一个以山地为主的国家，耕地有限且以山丘坡耕地为主，协调人地关系非常重要。以四川省宜宾市为例，通过土地资源生产潜力和人口数量预测模型的建立，采用环境容量等级系数计算和等级划分方法，对基于水土流失和生态工程建设作用下的长江上游流域山丘区土地利用类型与格局的变化及其它人类活动对土地承载力的影响进行了研究与评价。研究结果表明，宜宾市土地资源的生产潜力在2010、2015、2020年时总体上都能承载3种生活类型条件下的人口数量，3种生活类型下的容量等级基本都在“3”以上，即达到“满足”水平，并呈现出向“富余”水平提高的趋势，这表明尚具有较大潜力和空间的土地承载力是宜宾区域经济发展的有利驱动因素，人类活动对土地承载力产生的影响在可承受的生态阈值之内，为长江上游流域及我国广大山丘地区的生态环境建设和区域发展提供了可靠依据。     

巢湖水及沉积物中总磷的分布变化特征

磷是导致巢湖水体富营养化的主要营养物质。采集大量巢湖表层水和沉积物样品,通过检测上覆水和沉积物中总磷含量,分析巢湖水体中磷的时空变化及赋存特征。结果显示:巢湖南淝河和裕溪河河口的上覆水中总磷含量值时间变化特征为8月5月3月12月;且南淝河口总磷含量年均值超过地表水Ⅴ类水质标准,明显高于裕溪河口值;表层水和沉积物中总磷含量在空间分布上呈西高东低趋势,最高值均出现在靠近合肥市河口处。巢湖周边土壤及湖区磷的等值线分布表明:杭埠河流域农业污染、东巢湖东南部水土流失可能是巢湖磷面源污染的主要来源。巢湖上覆水和沉积物中总磷的相关系数为0.515,蓝藻爆发期全湖表层沉积物中总磷含量显著减少,揭示目前内源磷释放已是巢湖富营养化的主要因素。结果将对巢湖流域的污染综合防治及蓝藻治理工作提供科学依据。     

基于遥感的巢湖流域景观格局变化研究

以1989年、1999年、2009年3期6景LandsatTM/ETM遥感影像为数据源,采用分层分类、监督分类与人工目视纠错相结合的方法对巢湖流域土地利用景观类型信息进行分层提取,运用Fragstats软件分析流域内20 a间的景观格局变化,并研究其变化规律特征。结果表明：（1）巢湖流域1989~2009年建设用地增加38 380 hm2,动态度高达18％,耕地面积减少34 230 hm2,水体面积相对稳定,常绿林地增加40 350 hm2,落叶林地减少6 760 hm2,城镇建设用地的增加主要来源于农田和其他用地类型的转入。（2）近20 a间流域斑块个数(NP)与斑块密度(PD)呈现直线下降,下降率均约为22％,块形状指数(LSI)的下降率更加迅速,〖JP2〗约为28％,最大斑块指数(LPI)则表现出V字变化规律,聚合度指数(AI)呈稳步上升,说明景观变化受人类活动的影响越来越大。（3）从景观类型上看,2009年的斑块个数(NP)和斑块密度(PD)比1989年下降了近1/2,常绿林和其他用地的变化是主要因素;块形状指数(LSI)降低则是受农田和其他用地的影响所致。（4）伴随巢湖流域行政格局改变和经济快速发展,流域土地利用将发生巨大改变。研究成果将是新格局发展的背景记录,为今后巢湖流域社会经济发展规划提供科学的理论支撑     

长江上游山丘区土地承载力研究与评价——以四川省宜宾市为例

我国是一个以山地为主的国家,耕地有限且以山丘坡耕地为主,协调人地关系非常重要.以四川省宜宾市为例,通过土地资源生产潜力和人口数量预测模型的建立,采用环境容量等级系数计算和等级划分方法,对基于水土流失和生态工程建设作用下的长江上游流域山丘区土地利用类型与格局的变化及其它人类活动对土地承载力的影响进行了研究与评价.研究结果表明,宜宾市土地资源的生产潜力在2010、2015、2020年时总体上都能承载3种生活类型条件下的人口数量,3种生活类型下的容量等级基本都在"3"以上,即达到"满足"水平,并呈现出向"富余"水平提高的趋势,这表明尚具有较大潜力和空间的土地承载力是宜宾区域经济发展的有利驱动因素,人类活动对土地承载力产生的影响在可承受的生态阈值之内,为长江上游流域及我国广大山丘地区的生态环境建设和区域发展提供了可靠依据.     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

基于SWAT模型的太湖西北部30a来氮磷的输出特征

随着工业的迅速发展和农业生产方式的转变,使得太湖富营养化现象日趋严重,对流域内生态环境构成极大的威胁。以研究区6个时期土地利用数据和30a逐日降雨数据为模型的主要输入变量,利用SWAT模型分别对研究区内6个不同时期营养盐输出进行模拟研究,得到研究区内30a时间尺度(1984~2013年)营养盐输出情况。根据模型输出结果探究研究区内营养盐输出与降雨量、径流量以及土地利用变化的关系。以2009~2013年宜兴站径流数据和水质数据作为模型的率定和验证数据,总氮(TN)和总磷(TP)在模型率定期确定系数R2为0.76和0.92,纳什效率系数Ens为0.76和0.79,验证期确定系数R2为0.66和0.95,纳什效率系数Ens为0.6和0.54,模拟结果较好。结果表明:营养盐输出与降雨在时间是呈现较强的相关性,但是在空间上降雨与营养盐输出相关性不明显;土地利用类型与营养盐输出密切相关,耕地和建设用地是研究区主要的营养盐输出源,土地利用类型空间分布与TN、TP空间分布相关系数分别为0.74和0.73。将为太湖流域非点源污染控制和治理提供理论支撑及数据基础。     

巢湖水资源开发和水环境保护

巢湖是我国五大淡水湖之一,也是安徽省最大淡水湖,对安徽省的工农业生产和人民生活起着举足轻重的作用。本文分析了对巢湖水资源开发中产生的主要环境问题,并提出了在保护生态环境的前提下开发巢湖水资源的战略措施。     

2000~2010年长江流域土地利用变化与生态系统服务功能变化

基于2000/2005/2010年三期土地利用现状遥感监测数据，利用GIS空间分析技术，分析长江流域土地利用变化方式、过程、区域特征和生态系统服务功能变化。研究表明：2000~2010年长江流域城乡建设用地、林地和水域面积增长显著，而耕地、草地面积持续减少；耕地减少和城乡建设用地增加相关，草地减少和林地增加相关，水域增加与三峡蓄水及退田还湖相关；四川盆地、中游城市群和长三角城市群等人类活动热点区域的土地利用程度显著提高；受土地利用变化影响，2000~2010年长江流域生态系统服务总价值逐年提高，水源涵养、废物处理和娱乐文化服务功能增强，而土壤形成与保护、食物生产服务功能明显减弱；生态服务价值高值区主要分布在沿江湖泊和湿地，其次是林草地覆盖区，青海高原荒漠区生态服务价值最低。