尼洋河流域土地利用结构对水质的关联分析

文章以尼洋河流域为研究区域,用该流域2018年8月TM遥感影像图作为底图,结合野外实地调查获取尼洋河流域的土地利用图。借用ArcGIS的水文及空间分析功能,将流域划分为7个子流域,并分析各子流域的土地利用结构。根据2018年9月现场采取的水样检测结果,分析COD、TP、TN及NH₄⁺-N的空间变化特征,同时结合各子流域土地利用结构分析其之间的统计关系,研究流域内土地利用类型与河流水质之间的联系,以期为藏东南生态安全屏障区内的河流水质保护提供科学借鉴。结果表明:COD、TN及NH₄⁺-N有明显的空间变化特征,在空间上尼洋河中游水质最优。流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:未利用土地与林地起汇作用,建设用地起源作用,从水质指标响应程度上看:对TN影响最大的土地利用类型是建设用地,对NH₄⁺-N和COD影响最大的分别是水域和林地,流域内TP的空间特性与流域内土地利用类型不存在多元线性回归关系。     

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<...     

岩溶流域土地利用变化对地下水水质的影响——以云南小江流域为例

利用1982、2003年土地利用现状图、地下水水质资料和监测数据,在GIS支持下,研究云南小江岩溶流域20年来的土地利用变化及其水文环境效应。结果表明:20年来,流域610.12km₂的土地利用面积发生变化;土地利用变化的主要过程是由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化;土地利用的空间格局发生很大变化,空间格局指数有不同程度的增加或减少;地下水水质的变化与土地利用变化表现出动态一致性,林地和未利用地转变为耕地后,地下水的总硬度、总碱度、pH值、SO42-、NO3-、Ca2+等离子值明显升高,并形成明显的高值区;1982年流域地下水以I、II、III级水质为主,而2003年流域却以IV、V级水质为主,地下水水质呈明显恶化趋势;流域地下水水质的变化与流域森林质量下降以及耕地扩张带来的化肥污染息息相关。     

不同尺度土地利用方式对鄱阳湖湿地水质的影响

基于鄱阳湖湿地30个采样点的实测水质数据,分析鄱阳湖湿地水质的现状及其与周边不同尺度土地利用方式的相关性.结果表明,鄱阳湖湿地水质介于Ⅲ类至Ⅴ类之间,平均处于Ⅳ类的状态.湿地水体主要污染物是总氮（TN）和总磷（TP）,叶绿素a（Chl-a）质量浓度和高锰酸盐指数值相对较低.不同尺度的土地利用方式与水质参数之间均存在显著的关联性,500 m缓冲区内的土地利用方式对高锰酸盐指数空间分异的解释度最大,而1 km缓冲区对Chl-a、TN、TP及总体水质空间分异的解释度最大.缓冲区尺度的土地利用方式对水质的解释度要高于小流域尺度.居民用地与所有水质参数呈显著正相关,耕地与TN、TP呈显著正相关.200 m缓冲区内的河流与TN、TP呈显著正相关,表明河流入湖口附近采样点的氮磷质量浓度较高,河流输入可能是鄱阳湖氮磷的重要来源.湖泊与Chl-a、TN和TP之间呈显著负相关,表明相对于鄱阳湖的主湖区,周边湿地起着污染物"源"的作用.该研究表明,控制小尺度（≤ 1 km）的土地利用格局、特别是居民用地和耕地的面积占比及河流污染物输入对于鄱阳湖的水质保护十分重要.     

滇池流域土地利用对入湖河流水质的影响

利用滇池流域2008年TM影像数据和入湖河流67个监测点的水质数据,以子流域为基本研究单元,从子流域综合分析和子流域分类分析两个角度,研究土地利用类型(国家分类标准)对入湖河流水质的影响.结果表明,21个子流域单元的水质污染指标(CODMn、TP、TN、NH3-N)与居民点及工矿用地呈显著正相关,与耕地、林地、草地呈负相关.对整个流域而言,城镇及工矿用地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了耕地的贡献;根据土地利用结构和空间分布格局的差异,将滇池流域的21个子流域分为3类(城镇及工矿用地为主、耕地为主、林地为主).分类分析表明,水质污染指标与居民点及工矿用地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关.同时,讨论了土地利用空间格局差异对水质的影响,说明土地利用比例结构和分布格局对水质亦具有重要影响,     

30年间昕水河流域土地利用变化分析

土地利用的变化可以直接反映人类的活动程度,掌握土地利用的动态变化有助于土地利用规划优化管理和有效推进流域的生态修复治理进程.研究利用昕水河流域1986年和2015年的2期遥感影像数据,从土地利用的分布格局以及土地利用转移矩阵2个方面,对昕水河流域土地利用类型的分布与时空变化进行分析研究,揭示昕水河流域土地利用时空变化的...     

基于GWR模型的汉江流域土地利用类型与水质关系评估

土地利用类型与水质指标之间存在着密切的联系。地理加权回归与传统回归分析的不同点在于它是一种局部回归分析方法,可应用于空间数据以探讨土地利用类型与水质指标之间的空间变化关系。利用普通最小二乘法(OLS)模型和地理加权回归(GWR)模型对汉江流域2015年94个采样点不同河岸带宽度(20m及50m)的5种土地利用类型(草地、林地、耕地、城市用地和未利用地)与7个水质指标之间的影响关系进行了对比分析与评估。结果表明:在分析土地利用类型与水质类型的空间关系时,GWR模型优于OLS模型。GWR模型评估结果表明:在汉江流域上段,耕地面积的增加使TN、PO_4~(3-)、活体Chl-a、Ca~(2+)、NH_3-N、COD和Na~+浓度显著增加;在汉江流域中段,城市用地的增加会使TN、PO_4~(3-)、活体Chl-a、Ca~(2+)和NH_3-N浓度显著增加,耕地使COD和Na~+浓度变大;在汉江流域下段,主要影响水质的是城市用地。此外,汉江流域中下游地区河岸带宽度控制在50m范围内可以达到降低污染物浓度的作用,有利于削减面源污染。该研究结果可为汉江流域中下游地区合理规划河岸带土地利用以抑制面源污染传输提供科学依据。     

滇池流域土地利用变化与入湖河流水质关系研究

以昆明滇池东南岸流域为例,利用逐步回归模型分析了流域土地利用类型与流域湖泊水质之间的相关关系,发现水质污染指标与耕地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关,与城乡用地始终呈现负相关,对昆明滇池东南岸流域而言,耕地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了城乡用地的贡献。     

1990~2016年湘江流域水质时空变化及驱动因素分析

为探讨湘江全流域水质时空变化特征及其驱动机制,收集湘江流域1990~2016年共26年113个站点16个水质参数数据,采用水质指数法等对流域水质进行综合评价并识别其主要污染物,分析其形成机制,重点剖析水位和土地利用格局对水质的驱动作用. 结果表明：①研究期间湘江流域整体水质等级为“良好”. 时间上,水质呈现出先恶化再改善的变化态势,1990~2003年为水质恶化阶段,2004~2016年为水质改善阶段;水质季节变化不明显,丰水期水质波动较大. 空间上,干流水质污染负荷从中游、下游和上游依次减小. 上游支流水质最好,水质较差区域主要分布在中下游支流河口处,尤其是有多条支流汇流的地方. ②有毒重金属具有毒性、持续性和生物累积性的特点,在水体中若超过一定浓度就难以净化,对自然环境和人类健康都危害极大. 毒性金属指标（CI1）是影响湘江水质的主导因素,其中汞（Hg）和镉（Cd）是影响湘江流域整体水质的主要参数. ③水位通过稀释环境参数对湘江水质产生正面影响,土地类型对重金属浓度影响不大,林地可以起到改善水质的作用,草地在较大尺度范围（≥5 km）与高锰酸盐指数存在负相关,流域内水体、耕地和不透水面面积的增加使得水体粪大肠菌浓度偏高的概率增加. ④土地利用方式对水质的解释能力呈现出随缓冲区尺度增大而增强的态势,在河岸带10 km缓冲区尺度上,土地利用方式对水质的解释度最高,是湘江水质治理的有效尺度. 研究显示,湘江流域重金属污染与其他污染驱动因素不同但区域差异均较明显,因此污染治理应分类和因地施策.     

北洛河流域水质空间异质性及其对土地利用结构的响应

根据2011年10月和2012年10月的北洛河流域水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了北洛河流域水质指标TP、TN、NO-3-N、NH+4-N和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变异特征,并探讨了子流域尺度上不同土地利用结构对河流水质的影响.结果表明,北洛河流域水质指标TN和NO-3-N受结构性因素影响显著,表现出较强的空间变异性,而TP、NH+4-N和CODMn受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱的空间变异特征.TN与农业用地面积百分比呈显著正相关关系,与林地面积百分比呈显著负相关关系,NO-3-N与农业用地面积百分比存在显著正相关关系.可以初步推测,控制TN空间异质性分布的结构性因素是农业用地和林地,而控制NO-3-N空间分布的结构性因素为农业用地.     

小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以丹江口库区的胡家山小流域为研究区,以资源二号卫星影像图为底图,通过实地调查获取胡家山小流域土地利用图,利用ArcGIS的水文模拟、空间分析模块提取15个集水区,并分析其土地利用结构.根据2008年1～12月各个集水区的出口的总氮、硝态氮浓度的监测数据,定量地分析土地利用结构对氮素输出时空变化的影响.结果表明,胡家山小流域内旱地、居民地对氮素输出起显著源作用,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为0.869、0.856和0.826、0.867.林地、疏林地、草地等对氮素输出起汇作用,其中林地、草地汇作用显著,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为-0.820、-0.851和-0.602、-0.518.土地利用结构是氮素输出空间变化的关键因素,土地利用类型的空间分布使得汇土地利用类型旱地、居民地对小流域氮素输出影响最大;在不同时间尺度上,土地利用结构对氮素输出浓度影响有所不同.年度上,对氮素输出影响最大的是旱地,季节上,春、夏、秋、冬四季对氮素输出影响最大的分别是旱地、居民地、居民地、旱地;土地利用结构对氮素输出浓度的影响受到降雨、气温、人为等因素的作用.     

蓟运河流域地表水质时空变化特征分析

通过对不同时段和不同监测点环境监测数据的对比分析 ,研究蓟运河干流地表水质的时空变化特征 .结果发现 ,在空间上 ,蓟运河干流自上游至下游 ,地表水质总体上表现为不断恶化的趋势 ;在时间上 ,除了 NH₄-N浓度有增加的趋势外 ,其它各项监测指标的浓度 ,1998年与 1995年和 1990年相比 ,没有明显的变化 .分析影响蓟运河地表水质变化的原因主要为 :土地利用结构变化 ,如耕地面积增加和林草地面积减少 ;城镇集中区大量工业废水和生活污水的排放 .     

潭江流域水质时空分布特征及其与土地利用的相关性分析

以潭江流域为研究区域,利用2016年5月TM遥感影像底图,结合Google高清影像和实地调查修正获取流域土地利用图。运用ArcGIS分析工具,将流域分为26个子流域,研究各子流域的土地利用结构。根据2015~2016年不同水期的水质监测,分析TP、TN、NH_4~+-N、高锰酸盐、COD的时空分布特征;利用spearman相关与逐步多元回归分析其与土地利用结构的相关性。结果表明,各项水质指标基本表现为丰水期优于平水期,枯水期最次。在空间上,上游水质优于中游水质,下游水质最次。流域土地利用结构与水质之间的关系表现为:林地、草地能够缓解水质恶化,相当于"汇",耕地、建设用地、水体会导致水质恶化,相当于"源"。建设用地是对水质恶化影响最大的因素,其次是耕地。部分流域污水处理率有限及污水处理的水质标准与地表水水质标准的差距较大,可能是水质难以好转的主要原因。林地能够显著改善水质,应该加强管理和保护。     

不同时空尺度下土地利用结构与空间格局对苏州河水质的影响

土地利用与河湖水质的关系存在时空异质性.以上海苏州河为研究对象,基于2001、2005、2010、2015和2020年水质监测和土地利用数据,提取5种空间尺度（200、500、1 000、2 000和5 000 m河段缓冲区）的景观格局指数,采用相关分析和冗余分析,研究了多时空尺度下苏州河水质与缓冲带土地利用构成和空间格局特征的响应关系.结果表明：①苏州河水质近20年呈逐步改善趋势,TN是当前水体主要污染物.②不同尺度缓冲带土地利用均以建设用地为主,绿地林地占比呈小幅增长趋势.③缓冲带土地利用景观特征与水质存在关联性,并表现出时间和空间尺度效应.时间尺度上,建设用地、农业用地、景观优势度、聚集度和多样性指数与各项水质参数呈现出显著的相关性.就NH₄⁺-N、TP和TN而言,2010年呈现出与其他年份相反的相关关系.2001年土地利用景观特征对水质的总解释率最高,为93.65%.近10年来,绿地林地对水质的调控作用凸显.④空间尺度上,绿地林地、斑块数量、景观形状和多样性指数与大部分水质指标呈现出显著的相关性.绿地林地对NH₄⁺-N、TP和TN的正调控效应均以2 000 m尺度最强.斑块数量和景观形状指数在较大空间尺度上对水质的调控作用相对较强,而香农多样性指数则在小尺度上对水质起到较好的正调控作用.2 000 m尺度下土地利用景观特征对水质总解释率最高,为68.47%.研究表明,增加2 000 m缓冲区内绿地林地的面积并优化其景观配置将对苏州河水质保护具有积极作用.     

不同雨强条件下河流水质对流域土地利用类型与格局空间响应

以七乡河流域为研究区域,基于2015年4、5、6月3次不同雨强条件下的河流水质实时监测数据,以及区域DEM数据和遥感数据,根据高程与坡度将流域划分5级河流缓冲区,研究不同雨强条件下各缓冲区内土地利用类型、格局与河流水质之间的响应关系.结果表明:1不同空间单元土地利用类型与格局存在差异.低缓区域、中缓区域和高缓区域优势土地利用类型为建设用地;中陡区域和高陡区域林地为优势土地利用类型.2低缓区域是不同雨强条件下,土地利用类型对河流水质影响最大的空间单元.3低缓区域建设用地对水质的影响最大;中缓区域湿地对小雨强时水质影响最大;建设用地对中等雨强和大雨强时水质影响最大.中陡和高缓冲区,建设用地对小雨强时水质影响最大;而中等雨强和大雨强时林地对水质影响最大.4土地利用格局对河流水质影响比较复杂.平均斑块形状指数对低缓区域水质影响最大;斑块密度、平均斑块形状、多样性指数分别是中缓区域3种雨强时对水质影响最大的格局因子;高缓区域3种雨强条件下平均斑块形状指数、多样性指数和斑块密度对水质影响最大;平均斑块形状指数和蔓延度是中陡区域和高陡区域小雨强和大雨强时对水质影响最大,蔓延度和多样性指数是中等雨强时影响最大土地利用格局因子.     

城郊农业区小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以位于湖南省长沙市城郊农业区的金脱河流域为研究区域,通过解译2009年的Spot-5卫星遥感图获取了小流域的土地利用图;结合流域的DEM图,利用ArcGIS 9.3的水文、空间分析模块将流域划分为若干个子流域,分析各子流域的土地利用结构.从2009年12月～2010年11月在各子流域出口处采取水样,分析其TN、NH4+-N、NO3--N输出浓度、输出量的时空变化特征以及与土地利用结构、施肥等因素之间的关系.结果表明,流域径流氮素污染严重,其TN、NH4+-N输出浓度呈明显的季节变化特征,为冬季>春季>夏、秋季,而NO3--N的输出浓度的季节差异较小.流域内的土地利用结构对NO3--N的输出浓度起着重要的控制作用,林地、水面表现为源作用,水田、旱地、居民地为汇作用;不同的时间尺度上土地利用结构对其影响不同,年度尺度上对NO3--N输出影响最大的为旱地,春夏季为林地,秋冬季为旱地.TN、NH4+-N的输出浓度与土地利用结构的相关性较差,各形态氮素的输出量与纯氮施用量、人口数、养猪量表现为极显著正相关.     

综合水质标识指数法在海拉尔河水质评价中的应用研究

水质评价是水环境治理的重要基础性工作.水质综合标识指数法涵盖了综合水质类别、定量污染程度、水环境功能区达标等信息,是将定性与定量评价相结合,能够对综合水质做出合理的解释,不会因个别指标导致过分评价.研究将海拉尔河划分为3个控制单元,根据2003年-2012年水质监测数据,采用综合水质标识指数法识别各控制单元主要污染因子,并分析海拉尔河水质时空变化规律.研究结果表明海拉尔河从上游至下游综合水质标识指数逐渐升高,上游水质较好,中游和下游主要污染指标为高锰酸盐指数和COD.2003年-2012年,海拉尔河高锰酸钾指数、BOD5、氨氮和总磷的污染减轻,化学需氧量污染略微减轻但仍存在超标风险.     

不同缓冲区的土地利用方式对地表水水质的影响：以海河流域天津段为例

探明土地利用方式与水质的关系对改善地表水环境具有重要意义.基于2021年天津市16个国家地表水水质监测站的月数据及土地利用数据,利用GIS空间分析和数理统计方法研究不同尺度缓冲区的土地利用方式对地表水水质的影响.结果表明：①研究区土地利用类型以建设用地、耕地和水域为主,对河流水质影响显著.除水温（WT）和pH外,耕地、建设用地和水域与各水质指标均呈负相关;林地和草地与溶解氧（DO）和总氮（TN）呈正相关,与其他水质指标均呈负相关.②水质指标在不同季节表现出明显的空间差异.pH、DO与TN浓度在旱季较高,而高锰酸盐指数、氨氮（NH₄⁺-N）与总磷（TP）浓度在雨季较高.③冗余分析（RDA）结果表明,800 m缓冲区土地利用对旱季水质变化具有最大的解释能力（50.4%）,而3 000 m缓冲区土地利用可以最大程度解释雨季水质变化情况（49.6%）;从旱雨季的平均解释率来看,3 000 m缓冲区是天津市土地利用对水质指标的最佳影响尺度（50.0%）;④偏最小二乘回归（PLSR）分析可知,3 000 m缓冲区内建设用地、耕地和水域是影响地表水水质变化最显著的地类.旱季大多数水质指标PLSR模型的预测能力比雨季强.在旱季,除WT和pH外,其余水质指标均受耕地的影响最大.在雨季,建设用地对WT和NH₄⁺-N浓度的影响最大,其余水质指标的最重要影响因子仍是耕地.研究表明合理规划河流或湖库3 000 m内的土地利用方式有利于改善地表水水环境质量.