西南喀斯特流域岩溶水氢氧同位素时空分布特征及水文意义——以后寨河流域为例

受多重导水介质影响,喀斯特流域水循环过程复杂,只以水分为研究对象的水文学方法难以刻画其时空变化特征及其受喀斯特水文地质条件的控制作用。稳定氢氧同位素赋予岩溶水指纹信息,为解译喀斯特流域水循环时空演变与水文功能提供了重要研究手段。论文选取贵州普定后寨河流域为研究对象,基于月尺度的高空间分辨率的水样采集,结合聚类分析和克里金插值方法,分析流域岩溶地下水氢氧同位素和反映蒸发分馏程度的Lc指数时空分布特征及其影响因素。以此为基础,研究喀斯特流域降雨混合、水文连通性及水流路径等水文作用。结果表明,研究区雨季岩溶地下水δ¹⁸O与Lc偏负,枯季岩溶水整体δ¹⁸O与Lc相对偏正,表明雨季湿热条件下,岩溶地下水受“新”、“老”水混合作用与流域蒸发过程的共同影响,枯季地下水混合作用较弱,蒸发作用弱;相较于中下游覆盖型岩溶区,流域上游峰丛区岩溶水δ¹⁸O偏负,Lc偏正,表明流域上游土壤/表层岩溶带浅薄山区,降雨入渗迅速,岩溶水中土壤水成分较低,下游土壤较厚,入渗较慢且蒸发强烈,地下水蓄存时间长,岩溶水中土壤水成分较高。干湿交替期,岩溶水Lc快...     

喀斯特小流域不同土地利用方式对土壤物理性状和微生物的影响——以广西都安澄江小流域为例

以广西都安澄江喀斯特小流域为研究单元,分析了不同土地利用方式对土壤表层物理性质和微生物的影响。结果表明:随着自然林地向灌丛地、灌草丛地、草地、人工林地、退耕地和旱地的转变,土壤容重、pH呈增加趋势,而土壤含水量、总孔隙度、电导率逐渐降低。各土地利用方式中,细菌数量最多,均占85%以上,放线菌和真菌相对较少。从总量上看,灌草丛地和草地土壤微生物总量最大,自然林地、灌丛地和旱地次之,退耕地和人工林地最小。各土地利用类型中自然林地和人工林地的土壤微生物多样性指数较高,灌草丛地、草地、灌丛地和退耕地次之,旱地最低。     

坡改梯的损益分析——以贵州省喀斯特地区为例

用广义的效益-成本分析法,运用价值流量概念,对坡改梯的效益和成本进行了分析,结果表明,坡改梯是喀斯特地区农业可持续发展的重要途径,可增加耕地面积、提高水资源利用率和利用效率,可有效增进抗御灾害能力,可增加农产品产量,可同时提高经济、资源、生态环境和社会效益。     

不同干燥方式对喀斯特流域土壤氮形态测定的影响

不同预处理方式对不同类型土壤样品氮含量的分析结果具有不同程度的影响,尤其是对喀斯特流域石灰性土壤氮含量测定影响的相关研究较少,其影响程度和机理尚不清楚。本研究通过采集喀斯特流域乌江中上游四种不同土壤质地表层土壤(0～20 cm),对比了实验室内不同干燥方式和野外现场提取对氮含量测定结果的影响。结果发现石灰性土壤在干燥过程中,不同氮形态含量总体均表现出烘干土>风干土>新鲜土,表明烘干和风干过程会造成氮含量的测定结果相对于现场提取有不同程度的增加。在不同温度烘干过程中,NH⁺₄-N和有机氮(N_org)的增加量与温度成正比,并且在不同的温度条件下可能受不同氮转化机理的控制,升温会促进土壤的矿化作用以及N_org的转化,而当温度较高(105℃)时,土壤中氮的增加还可能来自于微生物自身在高温条件下的分解;烘干过程中,不同温度处理下的NO^-₃-N含量之间没有明显差异,但均显著高于现场提取测定的结果,其中40℃下的烘干土中NO^-_...     

干旱内陆河流域人居环境适宜性评价——以石羊河流域为例

论文以干旱区内陆河石羊河流域为研究区,选取坡度、 坡向、 地形起伏度、 植被指数、 水文、 气候、 交通等因子作为评价指标,建立了人居环境指数(HEI),利用GIS的叠置分析、 缓冲区分析、 密度分析等空间分析技术对石羊河流域人居环境适宜性进行了定量综合评价分析。评价结果表明,石羊河流域人居环境指数介于17.13~84.32之间,整体分布格局为:从西南方向到东北方向适宜性依次降低,适宜、 较适宜居住区主要分布在中游和中下游地区,不适宜人类居住区占研究区面积的比例很大。石羊河流域人居环境适宜区主要以带状和斑块状分布在石羊河各支流周围,其他区域只有零星分布,与流域内居民点分布的空间格局相吻合。石羊河流域人居环境状况与人口密度呈对数关系,确定系数达到0.851 2,与经济发展水平呈现较明显的正相关性,人居环境评价值与单位面积GDP确定系数达到0.845 4,与道路网密度关系不显著,受道路制约程度较小。一些居民点分布在人居环境恶劣区域,一些村镇分布在靠近沙漠区域内,地形复杂,气候多变,水资源短缺,经济发展滞后,结合新农村建设规划和当地土地利用规划,这部分村落需要异地搬迁以便改善人居环境状况。     

喀斯特小流域生态治理下土壤养分特征分析——以广西都安县澄江小流域为例

选择广西典型喀斯特小流域,对生态治理过程中不同土地利用方式的土壤养分特征进行了研究和分析。结果表明棕色石灰土养分含量在经过石漠化治理后较1990年平均水平有所提高,用SPSS16.0对48个土壤样品的土壤养分进行主成分分析,得出2个主成分,并对土壤样品按不同土地利用方式得出的主成分分值进行排名,得分依次为乔木林灌木林沟谷耕地灌草丛草丛坡耕地。土地覆被好的区域土壤养分的含量高,土壤养分易于在植被较好的区域聚集。     

白洋淀流域径流过程对极端气象干旱的响应分析

以白洋淀流域为研究对象,选取唐河、沙河、白沟引河3条支流上游4个水文站1959—2016年的日径流数据,采用改进退水常数后的数字滤波法中的Chapman-Maxwell法对4个子流域的日径流进行基流分割,利用水文气象要素异常值法划分干旱时期,分析水文干旱(径流干旱与基流干旱)对极端气象干旱过程的响应规律。结果表明:1)白洋淀年降水量呈减少趋势,线性倾向率为1.81 mm/a2。在1979年发生减少突变,突变后降水量减少8%;并检测到白洋淀流域发生极端气象干旱,持续时间从1996年8月至2011年5月; 2) 4个子流域的水文干旱较气象干旱具有明显的时间滞后,且水文干旱持续时间比气象干旱更长,烈度、强度更大,表明长期干旱期间降雨-径流关系的不稳定性; 3) 4个子流域水文恢复时间较气象恢复平均滞后55个月,且基流恢复滞后于径流恢复。研究结果可加深径流与基流对气候变化的响应的理解,为核算河道生态需水以及维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照。     

城市化流域的土地利用变化对水文过程的影响——以秦淮河流域为例

以城市化流域--秦淮河流域为例,采用SWAT分布式水文模型,结合遥感和地理信息系统技术,对流域1987~2000年的土地利用变化对水文过程的影响进行探讨和研究。结果表明,13年中秦淮河流域的土地利用变化对流域的径流影响较大,2000年土地利用情景相对于1987年的模拟结果,1980s~1990s年径流增加约为5%~6%;在相同的土地利用变化条件下,枯水年的水文响应最强,其次是平水年,丰水年响应最弱;在任意降雨条件,林地向建设用地转化,其径流系数增加0.3以上,水田向建设用地、旱地向建设用地转化,其径流系数增加0.2~0.3,林地向旱地、水田向旱地、林地向水田的转化,其径流系数增加幅度在0.1以下。     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

典型喀斯特地区参考作物蒸散量的时空变化分析——以贵州省为例

喀斯特地区地表地下的二元储水结构导致地表水渗漏严重,而土被浅薄且分布不连续,土壤蓄水量不足,易导致作物出现缺水。以贵州省为例,基于FAO-56 Penman-Monteith公式和气象资料,估算了贵州省1961~2014年参考作物蒸散量ET_O,在此基础上运用反距离权重插值法对贵州省ET_O进行空间插值,分析了贵州省ET_O的时空变化特征,并用多元回归分析方法探讨了影响贵州省ET_O的主要因素。结果表明:贵州省西部地区的ET_O高于中、东部地区;1年之中ET_O主要集中于夏季和春季,冬季最少;60年代的ET_O高于多年平均值,70年代之后逐渐降低,90年代达到最低值,2000年以来ET_O急剧升高;从年际变化看,贵州省年平均ET_O总体呈波动上升趋势,1961~2002年持续降低,2003年以后显著升高;年际变化中秋季ET_O变化最大,其次为春季、夏季,冬季变化最小;影响贵州省ET_O的主导气象因素是日照时数,两者呈显著的正相关,地理纬度与ET_O存在明显的负相关。贵州省ET_O的时空特征研究及其影响因素分析将为其他喀斯特地区的农业发展和水资源合理配置提供科学依据。     

基于水文模型的缺资料流域缺水特征分析——以岷江茫溪河流域为例

针对当前流域水资源短缺分析时空尺度偏大、精度偏低的问题,建立了一种适用于缺资料流域缺水特征分析的方法,即采用SWAT模型计算流域水资源总量,基于统计数据计算流域需水量,研究流域缺水量的月尺度变化特征,并将该方法应用于茫溪河流域,从不同时间、不同空间与不同行业角度开展流域缺水特征分析。结果表明:茫溪河流域多年平均水资源总量为56 460万m³,可利用水量为10 599万m³,河道外需水量为12 650万m³,缺水量为3 134万m³;受降水和农业灌溉影响,茫溪河流域缺水主要集中在非汛期,尤其是灌溉需求较大的4月和5月。     

基于冗余分析的典型喀斯特山区土壤-石漠化关系研究

通过对贵州西南部典型喀斯特山区植被调查与土壤样品分析,运用冗余分析（RDA）的手段研究土壤-石漠化关系.结果表明,喀斯特石漠化过程中,除土壤全磷、全钾和交换性钙由于受成土母质的影响变化规律不明显外,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、基础呼吸及土壤速效养分含量均呈明显下降趋势;RDA分析结果表明,不同石漠化类型与土壤因子相关性差异明显,总体表现为：未石漠化〉潜在石漠化〉轻度石漠化〉中度石漠化〉重度石漠化,且利用土壤有机碳、全氮、碱解氮和容重作为石漠化过程中土壤指示因子,可解释74.4%的土壤-石漠化信息;另外,相关性分析结果表明,土壤养分因子在很大程度上受地上植被的影响,为此综合考虑地表植被的生态功能和土壤质量水平,认为花椒是喀斯特石漠化山区生态恢复较好的植被选择.     

基于典范对应分析的喀斯特峰丛洼地土壤-环境关系研究

喀斯特地区是典型的生态脆弱区,环境容量小,抗干扰能力低,不同的土地利用方式、海拔、地貌地形特征等环境因子对土壤性质的空间变异有重要影响,峰丛洼地地貌景观异常破碎,石漠化严重,土壤性质对其环境的变化更加敏感.在野外调查取样、实验室分析的基础上,采用典范对应分析(CCA)研究土壤-环境关系.结果表明,不同的环境条件下土壤性质的空间变异有很大差异,全氮、碱解氮、有机碳、速效磷、速效钾、碳氮比的空间变异要比全磷、全钾和pH值的空间变异大,其中全氮、碱解氮和有机碳的空间变异趋势相似;不同的土壤性质与不同的环境因子之间的关联性不同,土壤有机碳、全氮和碱解氮与裸岩率和坡度有很好的关联性,速效钾主要受植被类型的影响,碳氮比与土壤厚度有很好的相关性,而全钾、全磷和pH值受环境的影响相对较小;不同的环境因子对土壤性质的影响程度大小依次为:土地利用方式>植被类型>裸岩率>坡向>土壤厚度>坡度>海拔高度.除全钾和pH值以外,不同的土地利用方式对土壤性质有显著影响.     

典型喀斯特地区国土空间生态修复分区研究——以贵州猫跳河流域为例

国土空间生态修复是实现生态系统服务可持续供给的重要保障,明确其空间分区是开展生态修复的前提条件。针对现有生态修复分区方法的层级单一、结果针对性欠佳等问题,以典型喀斯特地区贵州猫跳河流域为研究区,构建“自然立地条件—主导生态功能—生态胁迫问题”生态修复分区框架。选取海拔、坡度、地形起伏度、植被类型等自然立地条件指标分析流域内地域分异规律,进而划定生态修复一级分区;基于水源涵养、土壤保持、生物多样性维护、粮食供给等主要生态系统服务功能评价结果识别区域主导生态功能,据此划定生态修复二级分区;结合石漠化敏感性、水土流失敏感性及生态退化度等关键生态胁迫问题指标构建生态修复分区指数识别生态修复重点区域,进而开展生态修复三级分区划分。最终,将猫跳河流域划分为3个生态修复一级分区、10个生态修复二级分区及30个生态修复三级分区,并提出了相应的生态修复策略。研究可为猫跳河流域生态修复实践提供参考,并为西南喀斯特地区生态修复分区提供理论借鉴。     

基于主成分分析的喀斯特山区河流水质评价及水质时空特征分析:以贵州省张维河为例

为了探求喀斯特山区河流水质状况及水质时空特征,选取贵州省平寨水库的支流张维河上的8个监测点,于2017年8月—2018年5月,对13项水质指标进行分季节监测。通过SPSS软件,利用主成分分析法,从13项指标中降维得出影响张维河水质的4个主成分,根据各主成分的方差贡献率及主成分的得分进行分析。结果表明:张维河上游主成分综合得分为-4. 158,下游得分为4. 221,上游水质总体上优于下游;全流域冬季主成分得分为2. 327,夏季得分为-0. 787,枯水期污染情况比丰水期严重;点源污染与非点源污染并存,并且以点源污染为主。     

基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域水文模拟研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域(巢湖流域最大支流)的水文模拟适应性能并进行了流域水文系统分析.利用AVSWAT2000模型将流域划分为37个子流域,利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,确定了子流域的平面分组与剖面土层结构,较大程度上降低了流域模型参数校准的难度与不确定性.利用2000～2003年的水文观测数据,在参数灵敏度分析基础上,对模型水文参数进行了校准与检验.结果表明,WARMF在研究区具有较好的适应性能.WARMF模型与AVSWAT2000模型的水文模拟结果对比表明,WARMF模型具有更好的日拟合性能.基于模型的模拟结果,在空间尺度上定量分析了流域从降水开始到入湖的水循环过程,在时间尺度上分析了年内降雨、径流的分布及其对应关系.流域概化、模型的校准与检验以及流域水文时空变化的系统分析方法等对流域水文、环境的模拟研究与系统分析具有探索意义.     

基于稳定同位素和水化学成分的西南喀斯特流域径流划分

针对喀斯特流域下垫面空间异质性强,地表、地下径流转化复杂的特点,本文选择贵州陈旗实验小流域,根据实地调查流域内水源位置以及同位素、水化学样品的采集,将流域内水源划分为地表水(仅当强降雨时发生)、表层岩溶带水和深层地下水,采用稳定同位素和水化学成分组合方法划分了流域出口径流的水源成分。结果表明:降雨期间,坡面地表径流所占比例较少,小于10%,表层岩溶带所占比例在28%～45%之间,地下径流所占比例在49%～62%之间;降雨过程中表层岩溶带径流比例增大,地下径流比例减少。降雨过后,表层岩溶带径流比例迅速减少、地下径流比例呈现增加趋势;地下径流是无雨期流域出口断面径流的主要组成部分,无雨期地下径流占地下暗河出口径流量68%～88%。     

基于生态管理的流域水环境功能区划——以浑河流域为例

从环境战略管理的高度,提出了一种基于生态管理的流域水环境功能区划分方法.在现行水环境功能区划的基础上,结合生态管理理念及相关理论,并充分考虑我国水环境管理能力及发展趋势,进行流域水环境功能区划分.流域水环境功能区划以流域水生态分区为基础,根据参考条件评估水体的生态状况,考虑水体生态保护功能和最小生态需水量,提出新的流域水环境功能区划的理论基础和技术方法体系.首次将水生态分区、水生态保护目标和生态需水量引入水环境功能区划之中,对原水环境功能区划的内涵进行了拓展.该方法以浑河流域为案例做了实证研究.