抚河流域径流对土地利用变化时空响应

为了揭示近十几年抚河流域径流对土地利用变化时空响应过程,通过2003、2010和2017年三期遥感影像图进行监督分类得到土地利用图,基于SWAT模型,定量分析和研究土地利用变化对径流的影响.结果 表明:(1)2003～2010年和2010～2017年土地利用变化规律一致,林地和城镇用地面积不断增加,其余类型则呈现减少的趋势;(2) SWAT模型在抚河流域径流模拟中适用性好,李家渡水文站率定期和验证期结果R2和ENS均大于0.85,沙子岭水文站除了验证期ENS为0.77外,R2和ENS均大于0.80,两处站点相对误差| Re|均小于20％;(3)在气象数据同为2010～2016年及其他阈值设置相同的条件下,仅改变输入的土地利用图,发现林地面积的增加,耕地和草地面积的减小导致了2010年比2003年的多年平均月径流量降低0.65 m3/s,2017年的多年平均月径流量较2010年相比降低0.41 m3/s,后段时期的差异与前者相比较小与林地的增长减缓和城镇用地快速增长有关;(4)在第一阶段2003～2010年和第二阶段2010～2017年,流域内大部分地区径流系数都处于降低状态,林地和草地面积的增加对径流系数有降低的效果,而径流系数升高一般是因为耕地、城镇用地面积增加或者林地面积减少导致的.     

丹江流域水沙变化特征分析

丹江流域是南水北调中线工程重要水源地,近年来受多种因素影响,径流泥沙情况发生了很大变化,准确把握其变化趋势对水资源管理及水土保持工作意义重大。该文基于荆紫关水文站1958～2015年径流和悬移质输沙量资料,运用Mann-Kendall 检验法、距平累积法、滑动t检验法以及双累积曲线法,阐明了丹江流域近60年径流量和悬移质输沙量变化特征,定量分析了各影响因素在径流泥沙变化中的作用。结果表明：丹江流域径流量与悬移质输沙量年际变化大,呈显著下降趋势,1958～1972、1982～1989年为丰水丰沙期,1972～1981年与1990～2015年处于枯水枯沙期,径流量和悬移质输沙量分别在1983年与1989年发生突变。人为因素和降水的贡献率分别为58.8%和41.2%,说明人为因素特别是水利水土保持工程是引起丹江流域输沙变化的主要因素。     

汉江流域土地利用变化及空间格局分析

土地利用变化是人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式,已成为全球环境变化研究的重要内容。基于遥感和地理信息系统技术,利用三期Landsat TM图像的解译成果,分析了安康市1985～2000年土地利用变化的结构特征及其空间差异格局。研究表明,近15年来,安康市土地利用转移量主要发生在耕地、林地、草地和水域之间．建设用地和未利用土地的转移趋势不明显。三个时段内各土地利用类型的净变化量差异比较明显。1985～1995年．耕地变化以转入为主,其中由草地转入的比重最大,占耕地总转入量的96．02％。1995～2000年,耕地以大量转出为主,共有1503．21hm2的耕地转为其它用地,其中转向林地和草地的量占耕地总转移量的比例分别是15．46％和78．77％。在行政区尺度上各种用地类型的净变化量分布比较均衡,而在垂直带空间尺度上耕地、林地和草地的净变化随海拔高度的分异较为明显。大致以1600m为界,耕地随海拔高度升高而递减,林地、草地随海拔高度升高而递增．     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区,基于1985和2002年土地利用空间数据,结合土地利用变化的驱动因子,运用马尔科夫模型和CLUE S模型,模拟了研究区2020年土地利用的空间格局;在此基础上,通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析, 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势,未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加,耕地、林地面积减小,研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上,斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势,而斑块平均面积减小,表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点;而从斑块类型水平上看,各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大,反映了生态系统的复杂性.     

汉江流域产水量时空格局及影响因素研究

汉江流域是南水北调中线工程重要的水源涵养区和生态屏障区,研究其生态系统产水服务功能的时空变化及影响因素对实现汉江流域高质量持续调水和生态环境保护具有重要意义。基于Google Earth Engine云平台多源异构数据以及气象、土壤等资料作为输入,采用InVEST模型产水模块和情景分析法估算和阐明了2001～2019年汉江流域产水量及其时空变化特征,并探讨了降水和土地利用变化对汉江流域产水量的影响。结果表明:(1)2001～2019年,汉江流域产水量先增加后减少,不同时期流域产水深度空间格局基本一致,呈中北部低、西南部及东南部高的空间分异特征;全流域产水深度以增加为主,增加区域集中于丹江口以上流域,减少区域主要在唐白河流域。(2)子流域尺度上,丹江口以上流域对全流域产水量的贡献最高,是汉江流域主要产水区,唐白河流域的贡献最低。(3)城镇与建成区、裸地和草地平均产水深度最大;稀疏森林、农田和郁闭森林是流域产水的主要贡献地类,三者提供了汉江流域产水总量的90%;平原区产水深度最高,较低中山区产水深度最低。(4)2001～2019年,降水变化和土地利用变化对产水量变化的贡献率分别为94%和6...     

基于景观格局的盐城海岸带土地利用时空变化分析

在GIS和RS技术支持下,以行政区划为评价单元,通过土地利用转移矩阵、景观格局指数对盐城海岸带土地利用变化的主要方式、景观格局特征及时空分异规律进行定量分析。结果表明:2000~2010年,盐城海岸带土地利用类型以耕地、建设用地和水域为主,其中耕地是盐城海岸带的优势类型,虽然近年来呈逐渐下降的趋势,但仍是区域景观基质类型,均占总面积的78%以上;海岸带景观水平趋于破碎化,区域景观格局更加复杂化、分散化和多样化;研究区北部景观水平特征指数较中部、南部为高。自然地理条件、经济发展水平及不同土地利用方式所带来的利益差异是导致盐城海岸带景观格局变化的关键驱动因素。     

近40年阿克苏河流域径流变化特征及影响因素研究

利用1961—2000年近40a的气温、降水、冻土深度等逐月资料及年蒸发量资料和20世纪50年代初或中期建站起到90年代中期径流逐月实测资料．分析20世纪下半期阿克苏河流域径流变化特征及其与气候变化的关系．同时分析人类活动对径流变化的影响作用。研究表明：阿克苏河流域普遍存在升温的变化趋势，尤其是冬季升温明显；同时导致冻土层温度的升高和冻土退化；流域内降水增加趋势明显。1990年以后径流增加趋势更加明显．从年内变化分析来看。流域内各水文站春、夏季径流有明显的增大趋势；秋、冬季径流减少明显；分析径流的变化特点．主要还受到流域地表状况变化、大面积开荒及上游水库调节等人类经济活动作用的影响。     

土地利用变化对生态系统服务的影响研究综述

土地利用/覆被变化是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,不仅带来了地表结构的巨大变化,而且对生态系统服务也造成重要影响。土地利用变化和生态系统服务研究已成为国际上生态学和地理学等跨学科研究的热点之一。从土地利用变化和生态系统服务的概念及其影响因素分析入手,综述了土地利用面积变化、土地利用方式变化和土地利用空间格局变化等对生态系统服务的影响,归纳了土地利用变化对生态系统服务的影响研究的主要方法和模型,分析了相关研究的不足,并提出了加强生态系统服务动态评估方法和时空动态评估模型的研究、强化土地利用变化对生态系统服务影响的生态学机制研究和注重土地利用变化下生态系统服务评估结果的集成应用研究等建议,以期对我国的土地利用变化与生态系统服务评估研究提供科学参考。     

长江流域泥沙特点及对流域环境的潜在影响

泥沙是流域系统中的一个重要的物理通量,对流域环境具有直接影响。近40年来,长江上游流域的植被覆盖率减少近一半,水土流失扩大了一倍多。金沙江下游干支泥沙80年代较60年代增加了12％－60％,而通过长江宜昌站的泥沙年平均输沙量则没有增加。由水土流失、山地灾害等带给流域系统的泥沙大部分堆积在各支流的中下游河道。50％以上的支流河道出现了严重的泥沙加积,加积速率可达5－20cm/a,部分支流因泥沙过只而呈辫状河特点。支流河道泥沙的过度液积,构成长江环境的巨大隐患。当发展到一定程度或环境突然变化,堆积在支流的泥沙必然会进入主河道。一旦爆发,将严重影响到长江环境的安全。应尽快开展长江流域上游和支流泥沙的运移和淤积现状及规律调研。     

土地利用和生态系统服务功能变化研究——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地(森林地)、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类.以遥感数据为数据源,通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型,并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析.以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础,对各种地类生态服务功能价值重新赋值,进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值,分析了其变化过程.结果表明:近30年,大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程,耕地面积经历了先增后减,建设用地不断扩展.经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因.生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程,表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少,而1995年到2002年连续增加.     

土地利用和生态系统服务功能变化研究 ——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地（森林地）、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类。以遥感数据为数据源，通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型，并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析。以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础，对各种地类生态服务功能价值重新赋值，进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值，分析了其变化过程。结果表明：近30年，大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程，耕地面积经历了先增后减，建设用地不断扩展。经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因。生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程，表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少，而1995年到2002年连续增加。     

丹江口库区土地利用/覆被与景观格局变化

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,其库区的土地利用/覆被变化可能带来的生态环境效应备受关注。以2000和2004年的多源遥感影像为主要数据源,解译生成土地分类数据,对研究区内土地利用变化总体特征、速度、景观优势度变化以及景观生态效应进行了分析。结果显示：库区在这4年间土地利用整体结构上没有显著改变,但是耕地、建设用地增加,林地、未利用地减少。景观多样性指数及景观均匀性指数呈下降趋势,说明景观异质程度下降,景观类型有向单一化及非均衡化方向发展的趋势。林地减少加剧库区的水土流失,导致库区的生态环境质量下降,应采取措施促使库区经济与生态环境良性地协调发展。     

土壤侵蚀对土地利用和降雨变化响应和空间分布特征——以金沙江一级支流小江流域为例

全球变化引起了一系列环境效应,土壤侵蚀是全球变化最为敏感环境效应之一。选择生态极其脆弱区小江流域作为研究对象,通过遥感影像和雨量站点获取3期土地利用和降雨变化信息,结合区域基础地理信息数据,利用通用土壤流失方程（USLE模型）对该区域土壤侵蚀对土地利用和降雨变化的响应进行了分析。研究表明：（1）降雨量在1981~1990年为降雨量较小年份,1991~2000年为降雨量较大时间段,2001~2005年降雨量开始急剧减少;（2）1987、1995和2005年的平均侵蚀量分别为：7058、8008和7981 t/（hm2〖DK1〗·a),中度侵蚀以上面积分别占总面积的2992%、3383%和3318%,其中极强度侵蚀分别占915%、1281%和1263%;（3）在分布特征上,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在小江流域的中下游地段。极强度侵蚀主要分布在中海拔区域（1 600~2 800 m）,所占的比例呈持续下降的趋势,但在高海拔区域,极强度侵蚀呈增加趋势;同时,极强度侵蚀集中分布在高坡度段（>35°）上,占其面积的85%以上,且呈持续增加趋势,在中坡度段（15°~35°）上,极强度侵蚀呈现明显的减少趋势。USLE模型可以较好的反映出全球变化条件下土壤侵蚀效应,为合理开发土地资源和人类经济活动提供科学依据     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

典型流域土地利用/覆被变化及对水质的影响--以太湖上游浙江西苕溪流域为例

利用1985、1995和20D0年的TM数据及水质资料，运用GIS和水质指数法研究西苔溪流域的土地利用／覆被变化及其水环境效应。结果表明：流域内耕地不断减少，建设用地持续扩大，林地前期减少后期缓慢增加；林地和耕地是流域内的主要土地利用类型，二者面积之和占流域面积的比例在三个时段均在92％以上；空间集中性及斑块碎化是土地利用空间格局变化的主要表现，建设用地斑块数量增多且斑块面积明显增大，饼地面积减少但斑块数量增多。研究时段内流域水质在时间上呈逐步恶化趋势，在空间上则表现为自上游至下游逐渐下降，其中，1996-2000年，研究河段内水质指数下降幅度达30％左右；只治理点污染源仅使水质指数增加6．5％左右，表明影响水质的主要因素是土地利用变化导致的面源污染。     

土地利用变化对碳排放的影响

大气中温室气体浓度增加是人类面临的严峻挑战.土地利用变化已成为仅次于化石能源燃烧的第二大温室气体排放源.本文在界定土地利用变化碳排放作用机制及内涵的基础上,从农用地向非农用地转换、农用地内部土地利用以及非农用地内部土地利用三个方面综述了土地利用变化对碳排放的影响.农用地向非农用地的转换会增加碳排放量.农用地内部土地利用变化方面,农田转换为森林或草地能够使土壤和植被碳储量增加,但是土壤碳汇集速率存在一定的差异;农田、森林和草地管理措施对生态系统碳循环的影响目前还存在争议,但基本观点是合理的管理措施能够减少碳排放置.非农用地内部土地利用变化方面,从能源消耗角度考虑,二产用地向三产用地转换会减少碳排放量.因此合理组织土地利用对帮助我国实现碳减排承诺,发展低碳经济有重要意义.     

基于GIS的鄱阳湖流域非点源吸附态污染物时空变化研究

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,国际重要湿地,其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于GIS技术,以鄱阳湖流域为研究区域,利用3个时期多源数据,首先运用土壤流失方程估算鄱阳湖流域土壤侵蚀量,计算土壤侵蚀模数,然后根据泥沙输移比估算水体的泥沙负荷,最后采用颗粒态氮磷营养盐迁移经验模型定量研究鄱阳湖流域非点源吸附态污染物N、P负荷的时空变化规律。结果显示:吸附态氮磷污染负荷在空间分布上呈现出四周高、中间低的特点,相对较高的区域位于流域中、上游,这主要由于该区域多为山地陡坡;相对略低的区域位于流域的下游地区,这主要因为该区域平原和丘陵交错分布,土壤侵蚀强度较低。时间变化上,全流域单位面积N、P吸附态污染物负荷大都呈现先增加后减少的趋势,同时减少的幅度较增加的幅度大。     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点,以汉江上游流域LUCC模拟为例,构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型,并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加,其中建设用地增幅最大,与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符;除建设用地增幅变化较大之外,1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近,表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律,在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上,应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下,汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势,LUCC对径流量年内影响较汛期显著,多年平均蒸散发量呈增加趋势     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

水系分形特征对流域径流特性的影响——以赣江中上游流域为例

以赣江流域中上游的8个水文站点所控制的流域为研究对象,以水系分形维数为指标来描述流域水系特征,以Hurst指数为指标来描述流域径流序列复杂性,研究两者之间的关系,并分析流域水系特征、水系变迁对流域旱涝灾害的影响。研究表明,流域水系分维数越高,水系越复杂,其径流深序列Hurst指数则越高,其径流过程则越简单,反之亦然。径流序列的复杂程度在一定程度上可以反映出洪涝干旱灾害发生的可能性,径流越复杂,则洪涝干旱灾害发生可能性越高。因此,一般来说水系分维越高,水系越复杂,则洪涝干旱灾害发生的可能性也就越低。各流域水系分维与径流深序列的关系,可以在一定程度上说明水系变迁对洪涝干旱灾害的影响：在气温、降水、地形、植被等要素变化不大的情况下,水系、河网消亡将增加洪涝灾害和干旱灾害发生的可能性。