城市河岸带土地利用和景观格局演变研究

河岸带是水陆生态系统之间的过渡带,对保护水体和改善生态环境质量具有重要作用。研究河岸带的土地利用和景观格局演变规律,对于维持城市河流生态系统健康、改善城市河流污染具有重要意义。以云南省高原湖泊城市昆明为研究对象,基于1996年、2007年和2015年3期Landsat TM遥感影像,在ArcGIS软件支持下,以城市河流两侧500 m范围作为研究区域,提取土地利用信息,借助土地利用类型特征参数、景观格局指数等对河岸带的土地利用和景观格局演变进行分析,结果表明:(1)从时间变化来看,20年来河岸带的土地利用类型发生了明显的改变,耕地的减少和建设用地的增加是主要的变化趋势,尤其自2007年以来,建设用地的动态度由前一阶段的4.66增长为5.53,表明建设用地呈现越来越快的增长趋势;(2)从空间变化来看,1996年耕地是河岸带各缓冲区的主要用地类型,至2007年,建设用地在各缓冲区的占比已跃居首位,到2015年,建设用地持续快速增长,占比达到各缓冲区的60%左右,成为各缓冲区的景观基质,河岸带的景观结构发生明显改变;(3)从景观类型水平的指数分析来看,20年间,耕地的最大斑块指数(LPI)快速减少且分离度指数(SPLIT)急剧增长,表明其分布呈现破碎化发展;绿地斑块的完整性有所提高,建设用地面积快速增加并呈大面积连片分布的趋势,这与土地利用变化分析结果一致。基于对不同缓冲区景观格局指数的分析,得出昆明市河流生态廊道功能的影响范围为距离河道200 m宽的缓冲区范围,200 m以外的区域景观连接度降低,破碎化程度加剧。     

北京市地面街尘与径流中重金属的污染特征（Characteristics of Heavy Metals in Street Dusts and Urban Runoff in Beijing）

街尘作为城市各种污染物的载体和地表径流污染物的主要来源对水环境的影响日益受到关注.论文分析了北京市城区街尘与地表径流中重金属浓度和颗粒的粒径分布.结果表明:不同城市土地利用类型对街尘和径流中的重金属含量、颗粒粒径分布具有重要影响.在商业区、主要道路、住宅区、城中村4种土地利用类型中,街尘重金属浓度和地面单位面积重金属质量均以主要道路最高;径流重金属浓度由高到低顺序依次为:主要道路>城中村>居民区;主要道路和商业区街尘颗粒中细粒径占的比例较高,在全部土地利用类型的径流水样中颗粒物粒径分布差别不大;随着街尘中颗粒物粒径的减小,重金属浓度增加;街尘中小于149μm的颗粒物质量百分比和重金属浓度均较高,且在径流中这个粒径段的颗粒物含量也高,体积比达80%以上.建议在今后的城市街尘面源污染控制中应特别关注土地利用类型和街尘粒径的影响.     

离散规划在近海地区排海废水污染物总量控制中的应用

本文采用离散规划方法对某海新区排海废水污染物总量控制方案进行了优化分析得到了不同消减率下的最优方案,并对近岸海域海水水质进行了模拟预测。     

基于CA-Markov模型土地利用对景观格局影响辨识

采用CA-Markov模型方法,研究挠力河流域不同时段土地利用对湿地景观格局干扰强度的差异性.结果表明:(1)流域湿地景观格局变化显著.1967-2000年,挠力河流域湿地类型景观最大斑块指数逐渐减小,耕地和水域斑块的面积周长分维数逐渐减小,而沼泽和居民地的散布与并列指数变大,草甸和耕地聚集度指数增大;湿地景观破碎化程度增加;湿地景观空间分布逐渐由流域周围高地势区向中心河流廊道退缩.(2)流域土地利用变化明显.耕地和居民用地数量迅速增加,耕地趋于集中连片分布,土地利用呈由自然湿地逐渐转化为耕地的变化过程,耕地成为主导的土地利用类型.(3)流域土地利用强度存在阶段差异.1967-2000年,流域内人类活动对湿地景观的干扰强度逐渐加剧,人为景观面积比例由1967年的26.5%上升至2000年的67.8%.土地利用影响强度指数由1967年的1.690上升至2000年的2.394.2000年模拟的流域土地利用影响强度比2000年实际土地利用影响强度小,由此可以识别1983-2000年人类对湿地景观的干扰强度比1967-1983年有所增大;利用居民地和沼泽面积的变化可以识别流域人口增长和排水活动对土地利用影响的时段差异性.     

云南纵向岭谷区河流输沙量对土地利用变化的响应——以黑惠江、龙川江、盘龙河流域为例

以黑惠江、龙川江、盘龙河流域为例,探讨了云南纵向岭谷区河流输沙量对土地利用变化的响应关系。结果表明,林地面积增加,耕地和草地面积减少,使河流输沙量明显降低;林地向耕地和草地的转化以及草地向耕地的转化,导致输沙量明显增加。黑惠江流域和盘龙河流域在1990年后的10 a中土地利用方式趋于合理,年输沙量呈现减少趋势;而龙川江流域土地利用的合理性降低,年输沙量呈现增加趋势。3个流域河流输沙量变化均符合气候变化的大趋势,土地利用变化是河流输沙量变化的主要原因。3个流域河流输沙量对土地利用的响应规律符合山地河流的一般规律,但是其表现强于地势相对平缓的地区。     

鄱阳湖生态经济区土地利用转型热点区域识别及其动力机制研究

识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10 km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15 740、15 152 hm~2,建设用地面积增加了47 138 hm~2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现"井"字形空间格局。在距离道路10 km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。     

不同空间尺度土地利用结构与景观格局对龙川江流域水质的影响

为了探究龙川江流域不同尺度土地利用结构与景观格局对水质的影响,于2017年5和9月对龙川江流域的21个样点进行取样,测定水温、pH、溶解氧饱和度、氮、磷等水质指标。结合2017年10m分辨率的土地利用数据,提取3种空间尺度(河段、河岸带、子流域)的土地利用结构与景观格局指数,运用相关分析、冗余分析(RDA)、"bioenv"分析和逐步回归模型揭示不同尺度土地利用结构与景观格局对水质的影响。结果表明,龙川江水体主要污染物为TN和TP,水质基本指标有月际性差异,N、P浓度在5月高于9月,但差异不显著。不同空间尺度土地利用结构与水质指标的相关关系不同,子流域尺度土地利用组合与总体水质之间的相关性最强,且林地对水质有正面影响,耕地、建设用地对水质有负面影响。不同尺度的景观格局指数组合与水质的相关性存在差异,河岸带景观格局组合与总体水质的相关性最高,RDA分析表明景观格局指数对总体水质的总解释率为河岸带子流域河段。整体上,9月土地利用结构与景观格局对水质的影响要大于5月。多元回归模型发现建设用地和耕地对养分的预测能力及预测指标依赖于空间尺度和取样月份。研究以龙川江为例,证实了土地利用结构与景观格局对水质的影响具有尺度效应,水质响应的空间尺度效应应纳入土地利用规划与水资源管理的过程中,提出长江上游更多的个案研究尤为必要,对长江上游河源区水资源保护及土地利用管理具有重要的意义。     

上海地区河网水质空间分异及对河岸带土地利用的响应

河岸带土地利用是影响河流水质的重要因素,基于上海市2013年55个河网水质监测点10项水质指标数据,利用SOM+K-means自组织特征映射(self-organization feature mapping,SOM)神经网络,识别全市水质空间分布格局;运用冗余分析(RDA)和Spearman秩相关在不同空间尺度(100、200、500和1 000 m缓冲区)上探讨水质与河岸带土地利用的关系及尺度效应。结果表明:(1)可将上海市55个水质监测点划分为4个聚类,体现出较为明显的空间异质性,监测点分布于淀山湖、崇明岛等城市远郊地区的聚类Ⅰ水质最优,而监测点分布于苏州河沿线的聚类Ⅱ和城市近郊的聚类Ⅲ的水质较差;(2)在空间尺度上,500 m缓冲区对聚类Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的总解释率最强,1 000 m缓冲区对聚类Ⅱ的总解释率最强;(3)在最优空间尺度上,城镇建设用地对各聚类水质都有较高的解释率,且与大部分水质指标呈正相关。     

河网水质数学模型的参数估算

本文以无锡县河网水质数学模型的参数估算为例，根据河流的性质、水流特征、污染源的类型，选择５条河流进行现场观测，综合考虑不同河流的分析结果，研究了适用于平原河网水质数学模型的参数估算的方法。     

城市河道生态环境需水研究--以湖南省常德市穿紫河为例

在系统归纳总结国内外河道生态环境需水理论研究成果的基础上，结合穿紫河作为一条城市河流的实际情况，应用生态学、环境学和水文学理论，系统分析了穿紫河河道生态环境需水的研究范畴和影响因素，对穿紫河不同时段下的河道生态环境需水进行定量研究。研究得出穿紫河河道生态环境需水平均为2．92m^3／s，城市河道生态环境需水与来水水质和河道沿岸的污染物排放情况关系最为密切。一方面，为穿紫河流域水资源的合理调配提供科学依据，有利于穿紫河生态环境的稳定和良性循环；另一方面，对城市河道生态环境需水理论进行一些探索。     

秦皇岛主要入海河流污染及其对近岸海域影响研究

利用饮马河、洋河、汤河和戴河的水文和水质监测资料,分析了各河流的污染状况、营养状态、污染物入海通量及其对海域水质的影响。结果表明：秦皇岛市入海河流中饮马河和洋河污染较重;通过污染分担率分析,秦皇岛入海河流的首要污染物为DIN、COD,其次为PO43--P;采用综合营养状态指数法评价,汤河处于轻度富营养状态,戴河处于中度富营养状态,而洋河和饮马河都已达到重度富营养化状态,可见秦皇岛入海河流的富营养化现象非常严重;秦皇岛主要河流污染物入海通量近年来基本呈减小趋势,饮马河和洋河年均入海污染物量占到秦皇岛市陆源入海污染物总量的94.91%;通过相关分析表明,秦皇岛近岸海域的水质主要受入海河流影响,尤其是CODMn、DIN、PO43--P在河、海间存在线性关系,具有强相关性。因此应加强对入河污染物的管理,重点应放在生活污水、农业面源污染的治理上,从而改善近岸海域的水质状况。     

Scenario analysis of water pollution control in the typical peri-urban river using a coupled hydrodynamic-water quality model

The water quality pollution and ecological deterioration in peri-urban rivers are usually serious under rapid urbanization and economic growth. In the study, a typical peri-urban river, Nansha River, was selected as a case study to discuss the scheme of peri-urban river rehabilitation. Located in the north part of the Beijing central region, the Nansha River watershed has been designated as an ecologically friendly garden-style area with high-tech industry parks and upscale residential zones. However, the Nansha River is currently seriously contaminated by urban and rural pollutants from both nonpoint sources (NPS) and point sources (PS). In this study, the pollutant loads from point sources and nonpoint sources in the Nansha River watershed were first assessed. A coupled model, derived from the Environmental Fluid Dynamics Code and Water Quality Analysis Simulation Program, was developed to simulate the hydrodynamics and water quality in the Nansha River. According to the characteristics of the typical peri-urban river, three different PS and NPS control scenarios were designed and examined by modeling analyses. Based on the results of the scenario analysis, a river rehabilitation scheme was recommended for implementation.     

运用主成分分析法评价北京市代表性河流的水质与毒性状况

以北京市3条具有不同功能的代表性河流(清河:纳污排洪;京密引水渠:供水水源;小月河:景观用水)作为研究对象,分析测定了33个水质指标,采用内梅罗指数法与大型蚤急性毒性测试法对3条河流的水质与毒性状况进行了评价,同时运用主成分分析法对毒性产生的原因和影响水质的因素进行了初步探讨.结果表明,1)3条河流已受到不同程度的污染,水质和毒性状况均不容乐观.作为纳污排洪的清河大部分采样点水质较差,生物毒性极高;作为景观用水的小月河水质一般,具有一定的生物毒性;作为供水水源的京密引水渠水质一般,但毒性较低.2)水样生物毒性与Cl-、Ca、K、Li、Mn、Na、Cr、Ni等指标有关;内梅罗水质指数与NO2-、Cl-、K、Na、Ni等指标有关.3)某些指标(如NO2-)超标会对水质分级产生较大影响,但对生物毒性贡献不大,而低浓度的重金属,不会对水质分级产生贡献,却会对生物的生理活动产生影响,综合化学指标和毒性指标共同评价水质更为合理.     

沿河城市多点污染排放量优化控制

本文针对沿河城市污染排放的情况,分析了污染物排放对河流造成的污染,并根据Streeter—Phelps模型和城市河流对水质的要求,建立了沿河城市多点污染排放优化控制的线性规划模模,并编制了计算程序用来求解该数学模型.文中提供的算例及计算结果表明,本文提出的沿河城市多点污染排放量优化控制方法对城市排水系统的建设有较大的指导意义.     

滇池流域土地利用景观空间格局对水质的影响

选用综合水质评价方法,对滇池流域进行水质评价。选取斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、最大形状指数（LSI）,作为表征景观空间格局的参数,来分析流域优势斑块对水质的影响。对水质评价结果与景观指数进行相关性分析得出：居民点及工矿用地斑块数量越多、形状越不规则,有利于延缓水质状况的恶化;耕地斑块越大,越集中,本身产生的面源污染浓度就越高,而流经耕地的径流中的污染物浓度则会因大斑块的吸附过滤作用而降低;林地斑块密度越大,对污染物的截留纳污作用就越大,而斑块越大,可能产生局限性,导致未流经林地的污染物直接进入河流而影响水质。     

The relationships of urbanization to surface water quality in four lakes of Hanyang,China

By converting rural land into urban land, urbanization impacts on surface water quality, because cities produce more pollutants than farmlands, especially heavy metals. Ways to reduce urbanization impacts on water quality are now being highlighted worldwide. Considering that land use can be a source or sink in pollution runoff, an understanding of the relationship between urbanization and surface water quality, as well as effects of specific land uses on water quality, is crucial. Corresponding management and controlling steps can then be put forward towards non-point source (NPS) pollution control and urban sustainable development. China has experienced rapid urbanization, especially since the 1980s. However, the environmental impacts of this process are not fully investigated. Hanyang, Hubei Province was selected as a typical city to study the impacts of urbanization on lake water quality. Pearson's correlation analysis was performed to elucidate the correlation between different land uses and water quality indicators at both whole lake watershed and small catchment scales. The results indicated that land uses play different roles, either source or sink, in pollution flow processes. Bottomland had a negative and residential land a positive correlation to most water quality indicators, especially heavy metals. These proved to be indicative and crucial land uses in NPS pollution control. Finally, a strategy for regulating urban land uses is proposed for improving surface water quality in cities similar to Hanyang, in southern China.     

Total phosphorus accident pollution and emergency response study based on geographic information system in Three Gorges Reservoir area

• A new algorithm of two-dimensional water quantity and the quality model was built. • The migration and diffusion of TP was simulated. • The emergency measures for sudden water pollution accidents was proposed. In recent years, sudden water pollution accidents in China’s rivers have become more frequent, resulting in considerable effects on environmental safety. Therefore, it is necessary to simulate and predict pollution accidents. Simulation and prediction provide strong support for emergency disposal and disaster reduction. This paper describes a new two-dimensional water quantity and the quality model that incorporates a digital elevation model into the geographic information system. The model is used to simulate sudden water pollution accidents in the main stream of the Yangtze River and Jialing River in the Chongqing section of the Three Gorges Reservoir area. The sectional velocity distribution and concentration change of total phosphorus are then analyzed under four hydrological situations. The results show that the proposed model accurately simulates and predicts the concentration change and migration process of total phosphorus under sudden water pollution accidents. The speed of migration and diffusion of pollutants is found to be greatest in the flood season, followed by the water storage period, drawdown season, and dry season, in that order. The selection of an appropriate water scheduling scheme can reduce the peak concentration of river pollutants. This study enables the impact of pollutants on the ecological environment of river water to be alleviated, and provides a scientific basis for the emergency response to sudden water pollution accidents in the Three Gorges Reservoir area.     

Land-use dynamics and flood risk in the hinterland of the Pearl River Delta: The case of Foshan City

This study examines land-use change and flood risk in the rapidly urbanizing Foshan City, a typical hinterland city in the Pearl River Delta. On the basis of classification of Landsat TM and ETM+ imagery, and further GIS-based spatial analysis, the paper determines that, between 1988–2003, massive land-use and -cover change (LUCC) occurred in this region. During the drastic land-use change, the loss of river area was much lower than that of other land-use types. In this region, appropriately 57.89% of water area was converted to the other land types; 46.65% was converted to new dyke-ponds, farmland, and built-up area, whereas the proportion of the other land types converted to water was only 42.97%. Nearly 15% of total water loss was in land for human use, which represents the degradation of the buffering capacity of the water systems to rainstorms. Further, driven by the pressure of urbanization, drastic changes in land use have resulted in significant alternation of hydrological conditions of the river systems, which, in turn, have potentially caused the higher flood risk in more populous urban areas in the sub-delta plain. Therefore, rational land-use policies should be implemented to give maximum returns while minimizing adverse impacts of flooding.     

North East Scotland River Catchment Nitrate Loading in Relation to Agricultural Intensity

Modern agricultural practices have been strongly linked with increased NO₃-N loadings in surface waters. Nitrate leaching increases as land use progresses from forest and moorland through grassland, to arable agriculture. There are, within the UK, few studies on a regional scale capable of displaying a relationship between land cover (agricultural intensity) and water quality. This relationship can be investigated using computer manipulation of spatial geographic information together with conventional river and agricultural census data.

Simple regression analysis against primary land cover suggests that agriculture is reponsible for annual losses of nitrate in North East Scotland river catchments. Further multi-linear regression analysis, using the GIS data and agricultural census returns indicate that most of the outstanding variation can be accounted for if the agricultural variable is related to agricultural practice, such as spring, winter and grass cropping.     

电子废弃物拆解地水体多溴联苯醚分布特征

为了解和比较广东贵屿电子废弃物拆解地和珠三角城市地区水体中多溴联苯醚的种类、含量及分布特征,于2011年9月在广东贵屿周边地区和广州采集了20个地下水、7个地表水和4个珠江水,用反相C18萃取小柱提取净化后,利用气相色谱-质谱法测定了样品中的8种多溴联苯醚（PBDEs）。研究结果表明：贵屿地区地下水中PBDEs浓度总体上较高,总质量浓度范围为2.54~71.74 ng·L-1,平均为22.97 ng·L-1,各类PBDEs的检出率为25%~95%。三溴联苯醚（BDE28）、四溴联苯醚（BDE47）、五溴联苯醚（BDE99和BDE100之和）、六溴联苯醚（BDE153和BDE154之和）、七溴联苯醚（BDE183）和十溴联苯醚（BDE209）的质量浓度分布分别为nd~0.64、nd~18.43、nd~25.26、nd~13.92、nd~9.06和nd~15.60 ng·L-1。从物种上来看,分别源于四溴、五溴和十溴联苯醚产品的BDE47、BDE99和BDE209是贵屿地区地下水样中的优势同系物。通过比率P=（BDE47＋BDE99）/BDE209研究发现：低溴代联苯醚比高溴代联苯醚更易被地表径流迁移转换进入到地下水中。贵屿地区地表水中PBDEs的质量浓度范围为3.41~63.83 ng·L-1,平均总质量浓度为19.38 ng·L-1,稍低于当地地下水中PBDEs的平均总质量浓度,PBDEs的组成以高溴代的BDE209为特征,与世界其他水体研究结果相比,可以发现贵屿地区的地表水中PBDEs的平均总质量浓度明显偏高,说明该地区的地表水受到较严重的PBDEs污染,必须引起足够的重视。珠江水中PBDEs的总质量浓度范围为3.48~20.84 ng·L-1,平均为10.39 ng·L-1,表明近年来珠江水体中PBDEs污染有逐渐恶化的趋势。