基于RS/GIS的四湖地区湖泊水域百年变迁研究

四湖地区是长江中游江汉平原的重要湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体。由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚。在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊面积信息,对四湖地区近百年湖泊水域变化进行了研究。结果显示,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代初期到70年代初期迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓。这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出。针对湖泊水域日益减少的现状,应加强对湖泊资源的保护力度,并在此基础上进行合理开发和利用。     

四湖地区涝渍地农用土地适宜性评价

分析了四湖地区土地利用现状,其宜农耕地最多,作物种类繁多,耕作制度也多样,水域面积大,可养殖面积占水域的一半以上,其养殖潜力很大;宜林、宜放牧土地少;后备土地资源较少。土地利用的主要障碍因子是水文与排水。存在的主要问题是：土地利用的产出效率低;种植业结构欠合理;掠夺式经营,土壤肥力减退,污染加重;滥占耕地现象日趋严重;过渡围湖造田导致生态恶化。同时,从气候等方面分析了四湖地区涝渍特征,又着重对现有六种主要种植制度作了简要的适宜性评价。据此,按照系统工程整体性、关联性、有序性的原则,对未来该地区农业总体发展走向、土地利用规划给予了展望。四湖地区农业总体发展走向应是：稳定发展种植业,突破性地发展水产养殖业与畜牧业、积极发展林果业,有重点地发展农副产品加工业。在土地利用规划上,应根据低丘岗地、沿江高亢平地、湖烷洼地、河湖水域等不同地形地貌分异,进行合理布局。并提出了相关对策。     

四湖流域水环境污染现状空间分布和污染源分析

四湖流域水环境恶化已影响到当地生产和群众生活,亟待对四湖流域的水环境污染现状进行调查与评估。于2010年春季在四湖流域的主要湖泊以及四湖总干渠进行了水质现场监测和水样采集,共采集了84个样点,每个样点测定了12项水质指标,并对测定结果中四湖流域总氮、总磷、高锰酸钾指数等水质指标的空间分布进行了分析。分析结果表明:四湖流域的两个主要湖泊,长湖和洪湖均受到不同程度的污染,长湖为重度污染,洪湖为轻度污染,从长湖流入总干渠中的水质多为中性或略偏碱性,总磷、总氮含量超标几倍到几十倍,在靠近长湖的总干渠上游段为重度污染,靠近洪湖的总干渠下游段为轻度污染。各水质指标浓度总体趋势上,长湖的要大于总干渠,总干渠的大于西干渠,西干渠的大于洪湖。     

江苏省湖泊遥感监测及10年动态变化分析

以多时相Landsat TM/ETM+影像和HJ CCD影像为数据源,提取江苏省2000、2005及2010年湖泊,分析江苏省湖泊10年的水域面积变化及驱动力。研究结果显示,江苏省湖泊三期水域面积分别为5 90223、5 89191和5 88319 km2,全省湖泊面积整体相对稳定,但单个湖泊变化差异较大,变化最明显的是洪泽湖和白马湖。洪泽湖及白马湖10年的动态变化表明,洪泽湖变化主要位于西南方向,白马湖变化明显的是西南与东北方向。进一步从人为和自然因素对其变化驱动力进行分析,结果表明,10年间洪泽湖和白马湖周边区域气温升高、降水量及入湖水量的减少是造成水面减小的重要自然因素;洪泽湖10年间面积加权的平均拼块分形维数（AWMPFD）变化不大,2000、2005及2010年分别为1161 0、1162 1和1159 0,处于相对稳定状态;白马湖10年间AWMPFD持续下降,从2000年的1274 5到2005年的1239 6,再到2010年的1211 3。因此,人为活动影响及湖周土地利用方式的变化是湖泊水域面积萎缩的重要人为因素     

武汉市湖泊水域利用转变及其碳排放影响

考虑到湖泊水域面积与土地面积的相互变迁进程,以及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的客观现实,首次尝试分析特定区域湖泊水域的变化以及间接产生的碳源碳汇影响。根据2005、2010和2015年遥感影像获取武汉市湖泊水域利用转变的数据,采用国际通用的土地碳排放测算模型,评估武汉市湖泊水域转变为4类用地产生的碳排放量及碳强度变化情况。研究显示:(1)2005～2015年武汉市湖泊水域面积整体减少超10 km~2,且2010年后呈现加速萎缩趋势, 2010～2015年的减少值约为2005～2010年减少值的2.04倍;(2)虽然部分耕地、林地和草地转化为湖泊导致湖泊水域的增加,但湖泊大面积转变为建设用地导致水域面积的显著较少;(3)从碳排放总量来看,变动面积区域内呈碳源区,后5年碳源值是前5年的1.45倍;前后5年湖泊水域变化的碳排放强度分别为0.03和0.04 t/km~2,碳排放强度明显增加。针对武汉市湖泊水域利用的现实状况,提出把"山水林田湖草"放到统一的管理机制中进行考虑、规范土地资源利用、限制建设用地过度扩张等措施。     

长江中游地区洪涝灾害的土地利用思考

长江中游地区是我国长江产业带的腹地和承东启西的重要地区。进入20世纪90年代以来,长江中游地区的洪水屡屡成灾,经济损失越来越大。尽管洪涝灾害的发生与气象、地貌等自然条件密不可分,但人类不合理的土地开发利用对洪涝灾害的影响不容忽视。通过定性与定量相结合的方法分析了洪水位、河流湖泊的调蓄能力、洪涝灾害的经济损失等与土地开发利用的关系,论述了长江中游地区土地利用,特别是围湖造田、围垦江洲、分蓄洪区的开发等,与洪涝灾害的关系,指出长江中游地区不合理的土地利用所引起的河湖调蓄能力的下降是加剧中游地区洪涝灾害的重要因素。据此提出了中游地区减轻洪涝灾害的土地利用对策,如编制易灾区土地利用总体规划、实施“退田还湖、移民建镇”战略、发展“避洪农业”、建设分蓄洪区、提高土地利用率等。最后,分析了实施这些措施的可能性及实施过程中有待进一步解决的问题。     

近三十年云南九大高原湖泊水面面积遥感变化监测

云南省九大高原湖泊对于云南省社会经济可持续发展具有极其重要的意义。利用30 m分辨率的Landsat系列遥感数据和1.5 m分辨率的SPOT6/7遥感数据分别对云南省九大高原湖泊1989,1993,2000,2007,2015年的湖面面积进行了动态监测。结果表明:云南省九大高原湖泊在1989~2015年间总体上较为稳定,湖体湖面面积共减少了约41 km~2(约4%),但各湖变化差异较大。杞麓湖和异龙湖湖面面积持续快速萎缩,至2015年异龙湖已萎缩了1989年湖体湖面面积的40%。其中异龙湖萎缩的主要原因是干旱和围湖造田,而滇池变化波动较大,原因主要在于工业发展及工程治理。通过对同期的Landsat 8OLI数据与SPOT6/7数据解译的杞麓湖和异龙湖湖面面积对比发现不同空间分辨率的解译结果有较为明显差异(2.8%和1.7%),表明在采用多源遥感数据进行湖泊面积解译时需要考虑不同空间分辨率的影响。     

四湖流域景观生态建设研究

江汉平原四湖流域生态环境问题严重,主要表现在洪涝灾害、水体污染和血吸虫病等三个方面,需要进行景观生态建设和综合治理。主要措施包括:退田还湖恢复湿地,扩大湖泊湿地面积;湖泊河流生态修复与生态建设;江湖连通与引江济湖工程;保护湿地生物多样性等。     

鄱阳湖区人地关系转变及其驱动力分析

通过综述鄱阳湖区人地关系史3个重要时期“围湖造田”、“退田还湖”及“鄱阳湖生态经济区”人类活动对湖区生态环境的影响及三者的转变过程,探讨了湖区人地关系的转变及其驱动力。结果表明“围湖造田”降低了湖泊、湿地的诸多功能（如调蓄洪水、维持生物多样性、碳汇等）,促生了人地之间的紧张关系;“退田还湖”则使湖泊、湿地功能得以逐步恢复,缓和了湖区人地关系,而“鄱阳湖生态经济区”的提出与建设将产生良好的社会、经济与生态效益,把湖区人地关系推向和谐阶段。鄱阳湖区人类活动由“围湖造田”到“退田还湖”的转变是在当地人民对自然灾害的深刻反省与国家政策的双重驱动下实现的,而“鄱阳湖生态经济区”的提出与建设则是人与自然和谐相处的价值观在社会、经济发展中的体现,是当地人民主动建设生态文明和实践科学发展观的典型案例。     

江汉平原四湖地区生态环境综合评价

四湖地区是江汉平原的中心地带,也是国家和湖北省重要农业生产基地。这里自然资源丰富,地理条件复杂,生态问题众多,生态环境问题已经成为这一地区农业发展的制约因素。通过对四湖地区生态环境进行综合评价,遵循自然和经济的发展规律,提出了调整四湖地区的生态结构和进行环境整治的途径。     

近30年来太湖围湖利用及东太湖网围养殖动态变化研究

利用多期遥感影像从时间、空间和利用类型3个方面分析了近30 a来太湖围湖利用及东太湖网围养殖的时空变化特征。结果表明：1979～2008年,太湖围湖利用面积总计达 16.004 2 km2;其中1979～2001年,太湖围湖利用面积 9.509 0 km2,年均围湖利用面积 0.432 2 km2,围湖利用的主要用途为水产养殖,鱼塘用地占该段期间围湖利用面积的5653%;2001～2008年,围湖利用面积 6.495 2 km2,年均围湖利用面积 0.927 9 km2,围堰取土用地占该段期间围湖利用面积的5228%。1979年以来,东太湖网围养殖规模逐渐增大,1979年东太湖网围养殖面积 8.343 4 km2,2001年网围养殖面积达 100.272 6 km2,占东太湖水面面积的7465%,网围养殖区域的分布逐渐从湖岸边沿处向湖心处扩展,至2006年,除主航道外,东太湖整个湖面几乎遍布网围,并呈现向西太湖扩展的趋势,随着东太湖水环境问题日益突出及太湖整治力度的加大,东太湖网围养殖面积从2006年的 105.873 2 km2 下降为2008年 92.969 1 km2,网围养殖区域的逐渐缩小及自由水域面积的逐渐增大,将真正实现太湖流域经济 资源 环境的可持续发展     

围湖垦殖对湖泊调蓄功能的累加效应分析

计算了长湖、洪湖在围垦前后湖泊容量在水位变化时的容量增长率和四个涝灾年份降雨条件下汛期湖泊水位逐日增加值，对四湖流域尚存的18个湖泊的围垦强度与容量损失情况进行了分析。结果发现，围垦后的长湖容量平均增长率、相对增长率、最大增长率分别从1.8436、0.1834、2.4979(10^8m^3/m）减少到了1.4321,0.1802,1.7569(10^8m^3/m0，洪湖容量平均增长率、相对增长率、最大增长率分别从5.8506、0.3000、6.5095(10^8m^3/m）减少到了3.3970、0.2900、3.4440(10^8m^3/m），围垦导致的湖泊容量损失随着水位上升呈加速增加趋势，随着围垦强度的增加呈加速增加趋势，围垦后这两个湖泊在同样降雨条件下的水位逐日增加值都有不同程度的增加且这种增加值随着雨量和围垦强度的增加而增加。18个湖泊容量变化率随着围垦强度的增加而增加且在围垦强度为40％左右时表现出门槛效应。表明围湖垦残对湖泊调蓄功能的影响具有明显的累加效应。从累加效应的角度对四湖流域围湖垦残的合理性和退田还湖问题进行了讨论。     

洞庭湖滩地围垦及其对生态环境的影响

本文研究了建国以来洞庭湖区围垦利用方式及动态变化,分析了湖泊滩地浮涨,围垦利用与泥沙沉积的双重循环影响关系,在此基础上探讨了湖滩地围垦利用对生态环境的影响以及对湖滩地利用应采取的对策措施。     

近百年来洞庭湖堤垸空间变化及成因分析

系统分析洞庭湖堤垸的空间变迁规律对于阐明湖区调蓄水量的变化原因及其洪涝灾害的形成机制具有重要的意义。以《洞庭湖历史变迁地图集》为基础,运用ArcGIS的空间分析技术,对洞庭湖民国前期（1921~1930年）、民国后期（1930~1949年）、解放初期（1950~1963年）、20世纪70年代（1963~1980年）和现状（80年代至今）5个时期的堤垸演变进行了研究,详细分析了其空间格局的变迁规律及其成因。研究结果表明：自民国以来洞庭湖的堤垸面积虽不断增加,但速率明显减慢,从最初的3126%减缓至现在的273%;民国前期洞庭湖堤垸面积为5 08419 km2,民国后期所围堤垸主要集中在沅江中东部;至解放初期,通过兴建国营农场,并且在大通湖及西、南洞庭湖进行围垸,堤垸面积增加至8 10210 km2;至20世纪70年代,堤垸扩展部分主要集中在湖区西北角;近30 a来,由于“退田还湖”政策的实施,堤垸面积及其分布相对变化不大     

太湖流域湖泊水环境问题、成因与对策

综合分析了太湖流域存在的的湖泊水环境问题,主要表现为水质全面恶化、洪涝灾害加剧、湖泊生态系统与生物资源破坏和底质污染严重。造成湖泊水环境问题的自然因素与流域地势平缓、亚热带季风气候和地面沉降有关;人为因素如围垦、污水排入湖泊、过量使用农药化肥和湖泊淤积加剧了太湖流域水环境问题的发展。针对当前存在的湖泊水环境问题,提出湖泊水环境整治对策是：树立可持续发展观念,加强流域污染源的控制;重视湖泊水环境的科学研究;加强湖泊水环境水资源的规划与管理;因地制宜地实施湖泊水环境整治工程。     

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。