2000—2020年漓江流域生态服务价值时空分异

[目的] 研究2000—2020年漓江流域生态服务价值(ESV)时空分异格局及变化规律,为优化土地利用结构和实现“双碳”目标提供空间治理方法。[方法] 基于遥感信息挖掘和地理信息分析平台,用价值核算及其动态度、敏感性分析方法评估生态服务价值,用空间自相关方法研究ESV时空格局,用地理探测方法诊断ESV分异的主导因素及驱动机制。[结果] ①漓江流域土地利用/覆盖空间异质性显著;林地、耕地面积最大,但变化平稳,建设用地增长迅速。②漓江流域生态服务价值约合3.75×10⁷元,其中林地、草地的ESV值最高,占总价值的52.44%。其变化呈先迅速增加、后缓慢减少的趋势,其中原材料生产、水土保持价值增强显著,而食物供给、水源涵养价值降低明显。③ESV总体上呈中游低值与上、下游高值的分异格局,表现为正向的空间集聚特征。[结论] 城镇扩张是漓江流域ESV时空分异及其动态变化的核心驱动,人类活动对ESV的扰动趋向增强。     

基于GIS的漓江流域环境敏感性分析

漓江流域水安全和生态安全形势严峻,流域生态环境极易受到外界的影响,环境敏感性分析和评价作为流域生态功能区划的基础性工作,应当引起足够的重视。在综合考虑漓江流域生态环境特点的基础上,建立了适用于漓江流域环境敏感性评价的指标体系,在GIS软件支持下,对漓江流域环境敏感性进行了综合分析与评价,探讨了漓江流域生态环境敏感性的空间分布及分异特征,并将其划分为极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区和一般敏感区5个等级区域,最后按照行政区划对其敏感性区域进行了统计,以期为漓江流域生态修复提供基础支撑。     

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

“三生”空间视角下喀斯特山区流域景观生态风险的时空分布特征

[目的]深入分析喀斯特流域景观生态风险变化规律,为山区流域制定生态风险防控措施与景观管理规划提供科学参考。[方法]以典型喀斯特流域红水河流域贵州段为研究区域,从“三生”空间视角出发,采用GIS空间分析、景观生态风险指数等方法探究了研究区景观生态风险的时空变化机理,并借助分布指数方法分析了景观生态风险时空分布与地形地貌的关系。[结果](1)自2000年来,红水河流域基于“三生”空间的用地转型表现为生产、生态空间减少而生活空间快速增加,不同用地类型的转移引起区域景观生态风险变化的贡献率大小不一。(2)2000—2020年期间景观生态风险整体呈缓和趋势,红水河流域南部的景观生态风险总体优于其北部地区。(3)从景观生态风险在地形位梯度上的分布看,景观生态风险程度与地形位梯度成反比关系;另外,非喀斯特区和纯喀斯特区景观生态风险要低于亚喀斯特区。[结论]红水河流域景观生态风险虽有所好转,但部分景观生态问题依然突出,需要加强对生态环境的治理保护。     

快速城镇化地区景观生态风险变化评估——以上海市青浦区为例

[目的]研究区域生态风险的时空变化规律,为区域生态规划和生态建设提供技术支持。[方法]基于景观格局指数构建区域综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展快速城镇化地区生态系统变化及其生态风险时空分异研究。[结果]2000—2013年上海市青浦区城镇和林地大面积增加,农田大面积减少,湿地保持稳定;研究区生态风险空间分布差异明显,青浦东部地区的生态风险高于西部地区,且东部风险扩张速度高于西部,城市化对生态风险的影响显著。[结论]区域生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系。这些变化与生态系统变化及人类活动之间关系密切。     

2000-2020年漓江流域景观生态脆弱性时空分异

漓江流域是我国南方脆弱岩溶环境的重要生态安全屏障。通过景观生态脆弱性评价优化国土空间治理,可为岩溶区生态修复和脱贫攻坚成果提供科学依据。基于土地利用、遥感信息和GIS空间分析平台,应用景观指数、时空统计、空间分析、地理探测等方法,从多维时空尺度分析了漓江流域景观生态脆弱性及其时空变化规律。结果表明:(1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,面积占全流域的90%,近20年其变率小于0.37%,扩张强度小于3.59%,流域景观格局稳定; 建设用地增长最快,扩张强度高达72.97%,动态度明显高于其他地类,城镇化进程是景观格局的主要驱动因素;(2)景观生态系统以中低级脆弱区为主,占总面积的56.53%,高危脆弱区面积占比小于10%; 形成城镇化中心低值聚集,山地区高值连片的分异格局; 近20年一级、五级脆弱区扩张强度分别为1.70%,1.36%,中高级脆弱区面积扩张强度-2.59%,流域景观生态脆弱性减弱。(3)LEV空间分异呈现人工景观低值化与自然景观高值化格局。桂林市区是低—低相邻的冷点,周边山区为高—高相邻的热点,近20年冷点、热点范围都略有扩大,景观生态脆弱性与城镇化有显著的正向空间依赖性。(4)城镇化及坡度变化对脆弱性的解释度最大,其q值分别为0.2689,0.250 8,是LEV空间分异的核心驱动,自然和人工因素共同决定了LEV时空分异。漓江流域土地利用应坚持综合治理和系统规划的原则,统筹城乡土地利用和国土空间规划,系统融合城市与乡村、自然与人工景观类型及功能。     

甘肃省白龙江流域生态承载力的时空变化

[目的]从土地利用角度开展甘肃省白龙江流域生态承载力时空变化研究,为该流域生态环境治理和可持续发展提供科学依据。[方法]基于生态足迹理论,利用1990,2002,2010,2014年4期土地利用数据与GIS空间分析技术,对近25a来该流域生态承载力时空变化进行空间可视化表达和定量分析。[结果](1)时间尺度上,25a来流域生态承载力呈现"降—升—降"的波动变化趋势,各地类生态承载力变化趋势不同。(2)空间尺度上,流域生态承载力总体呈现西北与西南部高,东北部低,随海拔和坡度增加而递增的不均匀分布格局;随时间推移,流域不同区域和坡度范围的生态承载力变化趋势各异。(3)1990—2002年,2002—2010年,2010—2014年间流域各地类生态承载力转换频繁,转变趋势明显,导致近25a来流域生态承载力及其内部组成变化较大。[结论]近25a来流域生态承载力在波动中上升,流域生态质量有所改善;受地形地貌和土地利用/覆被变化的影响,流域生态承载力具有明显的空间异质性。退耕还林还草政策是流域生态承载力变化的主要影响因素之一。     

浐灞国家生态文明先行示范区生态风险评价与管理

[目的]开展城市生态风险评价研究,揭示景观格局变化对城市生态风险空间变化的影响,以期为西部地区绿色城镇化与城市生态建设提供决策参考。[方法]选取西安市浐灞国家生态文明先行示范区为研究对象,以2004,2009,2014年的遥感数据为基础,开展生态景观格局变化分析,构建研究区生态风险指数,拟合区域生态风险变化,对研究区2014年生态风险和生态服务价值进行空间叠加和优化厘定,在分析生态风险的时空变化规律的同时给出研究区生态发展优化调控对策。[结果]区域景观由原来农田景观控制的绝对状态变成多类型控制的城市景观,区域景观风险指数上升了25%,但区域生态系统服务价值上升了5.5%。[结论]浐灞生态区成立10a以来生态风险空间分布差异明显,但由于该区坚持生态立区策略,区内多建大型生态项目,虽然该区在短期内呈现出生态风险指数上升的问题,但随着项目完成建设,区域风险会回落到一个新的稳定状态,且区域生态系统服务价值上升,表明其生态策略有利于该区生态系统发展。     

综合研究1985-2015年美国Tampa Bay流域景观生态风险态势研判

[目的]探究坦帕湾流域景观生态风险的时空变化态势,为中国港湾流域开发利用与保护规划提供科学借鉴。[方法]以1985,1995,2005及2015年4个时期的 TM ／OLI 遥感影像为主要数据源,结合土地利用数据,构建景观生态风险格局演变模型,对美国坦帕湾流域景观格局及生态风险的时空特征进行了分析。[结果]（1）研究期间,坦帕湾流域人工景观面积明显大于自然景观面积。（2）1985年,坦帕湾流域景观低、较低等级生态风险区占流域总面积的24．16％和20．30％。1995年以后,低、较低等级生态风险区面积均有减少,中等生态风险区面积显著增加。至2015年,高、较高等级生态风险区面积与前20 a 相比仍在增加。（3）30 a 来坦帕湾流域内的生态风险等级由低向高转变的总面积为3210．84 km2,约占全流域总面积的48．65％,较高、高生态风险等级沿港湾海域一侧区域继续扩张,大陆一侧东北部逐渐零星出现。[结论]受人类活动的影响,近30 a 来坦帕湾流域景观及生态风险格局时空变化显著,但后10 a 生态风险等级上升速率明显低于前20 a ,说明人类在开发利用港湾资源的同时,也逐渐注重港湾流域生态环境的保护与管理。     

基于HEC-HMS的青狮潭水库入库洪水预报研究

[目的]构建青狮潭水库入库洪水预报模型,为实际预报业务提供参考,也可以为桂林市上游地区无资料地区水文气象规律研究提供支撑。[方法]HEC-HMS是一个包含多个产汇流模型的水文模型系统,适用于不同地区的水文问题分析和计算,广泛运用于洪水预报、防灾减灾等方面。利用该模型对桂林市青狮潭水库上游流域进行水文建模,模拟流域发生暴雨时青狮潭水库的入库洪水过程,以此作为研究洪水预报依据。[结果]通过研究发现HEC-HMS模型模拟的结果平均确定性系数达到0.88,洪峰流量和峰现时间误差均达到乙级预报标准。[结论]HEC-HMS模型在青狮潭流域适用性较好,可以用于青狮潭水库入库洪水预报。     

基于GIS和FloodArea水动力模型的重庆市山洪灾害风险区划

[目的]开展重庆市山洪灾害风险评估与区划,为该地区山洪防灾减灾提供相应参考。[方法]依据自然灾害风险评估理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性、防灾减灾能力4个方面选取指标,构建重庆市山洪灾害风险评估模型。结合相关气象、生态和社会经济数据,运用GIS空间数据分析完成重庆市山洪灾害风险区划。[结果]重庆市山洪灾害致灾因子危险性在合川和江津大部地区为高风险区,孕灾环境高脆弱区主要位于长江、嘉陵江沿江河谷地带,承灾体暴露性在重庆市主城区、南川、武隆、涪陵、城口为高暴露区,重庆东北部和东南部大部地区为低防灾减灾能力区。[结论]总体评估而言,重庆市山洪灾害风险的高风险区主要位于重庆东北部的巫溪、东南部的酉阳和彭水、西南部的江津和西北部的合川。     

广东省旱涝灾害时空变化特征研究

[目的]研究广东省旱涝灾害时空变化特征,并对广东省1960—2012年旱涝等级进行划分。[方法]应用小波分析、马可尔夫链、Mann—Kendall突变检验、经验正交函数以及克里金空间插值法等方法。[结果](1)在时间上,广东省年降水量呈上升趋势,存在28,13和6a的时间尺度上的震荡周期;(2)广东省旱涝灾害发生频率及未来几年旱涝状态与气温变化有良好的响应关系。(3)在空间上,粤东地区和粤西地区以涝灾为主,而广宁—广州—台山地区一带以旱灾为主。[结论]广东省旱涝灾害与气温变化存在一定的响应关系,气温突变后旱涝灾害增多。     

基于改进熵权法和云模型的安徽省淮河流域防洪减灾能力评估

[目的]科学评估防洪减灾能力,为地区制定出科学有效的防洪减灾政策提供参考。[方法]由监测预警能力、防洪除涝能力、抢险救灾能力、灾害管理能力构成防洪减灾能力评估的指标模型,并采用最小相对信息熵原理和秩比法对传统熵权法进行改进,各指标权重由改进的熵权法来计算,然后用改进熵权法以及云模型来建立评估模型,并用来评估安徽省淮河流域的防洪减灾能力。[结果]淮河流域内的防洪减灾能力处于中下等水平;空间差异分布比较明显,流域北部相对高于南部,流域东部相对高于西部;市辖区的防洪减灾能力相对较高,县域防洪减灾能力相对较低;其中肥西县和淮北、蚌埠、淮南、滁州市防洪减灾能力处于高水平;长丰、五河、凤台、萧县和天长、阜阳、六安市属于相对较高水平;肥东、濉溪、砀山、泗县和宿州、界首、明光市为中等水平;其余市县则为相对较低水平。[结论]通过防洪减灾能力评估结果,可以找出流域内各城市防洪减灾能力的差异及存在的薄弱环节,提高流域内整体防洪减灾能力。     

四川省甘洛县2019年群发性山洪泥石流灾害的形成机理

[目的] 对四川省甘洛县2019年群发性山洪泥石流灾害成因机理进行分析，为山区山洪泥石流灾害防控减灾提供参考。[方法] 对2019年甘洛县山洪泥石流灾害开展现场调查，并结合相关影像和雨情数据等资料，对山洪泥石流灾害的影响因素以及形成机理进行分析。[结果] 2019年甘洛县山洪泥石流主要是由于短期强降雨所诱发的，加之区内有丰富的固体物源以及有利的地形地貌条件；山洪泥石流灾害是洪水与固体物质相互作用共同致灾的产物；山洪泥石流运动过程中受到地形以及一些工程设施的影响比较明显；同时山洪泥石流会挤压主河道甚至阻断河道，从而导致更大灾害。[结论] 基于甘洛县山洪泥石流灾害的形成机理与致灾特征，应该以加强灾区生态修复与水土保持为本，采取工程防治与生态防治相结合的治灾措施。     

基于FloodArea模型的新疆尼勒克县暴雨山洪临界雨量的确定

[目的]对尼勒克县科蒙乡吉林台苏河流域2016年6月17日发生的特大山洪过程进行模拟并结合实地考察淹没水深对模拟结果进行验证,进而确定其山洪致灾临界雨量。[方法]以新疆尼勒克县典型山洪沟为研究对象,基于FloodArea淹没模型,利用流域内气象站降水资料、高程数据及相关基础地理信息数据,选取山洪预警点并分析预警点处不同累计时效的面雨量与模拟洪水过程线的相关关系。[结果]该流域洪水的淹没水深与对应累计9h面雨量相关性最高,确定了预警点处累计9h的4级风险等级对应的致灾临界值分别为12.80mm(4级),25.78mm(3级),45.24mm(2级),64.71mm(1级)。[结论]淹没模型FloodArea能够较为准确地模拟出研究区暴雨山洪个例淹没过程,根据其模拟结果能够反演出不同风险等级条件下该流域的山洪致灾临界面雨量。     

华北低平原农田排水沟平填及洪涝灾害风险分析

近20 a来,华北平原普遍出现平填农田排水沟现象。为分析排水沟平填状况及平填后洪涝灾害的发生风险,该研究基于土地利用调查数据库,以地处华北低平原的河北沧县为例,运用Arc GIS10.2分析1992-2010年间沧县排水沟面积变化情况,采用实地调查法来验证和分析排水沟平填现象,并从降水量、地下水位、土壤水、上游来水等方面对排水沟平填后可能发生的洪涝灾害风险进行分析。研究结果表明:1992-2010年间,排水沟面积减少了37.73%,其中农田末级排水沟平填最为严重,排水体系贯通性下降;通过水文要素分析得出沧县地区洪涝灾害的发生风险有所降低,平填末级排水沟对洪涝灾害的发生影响不大。基于此,该文认为华北平原的不同区域,应根据所处地形地势、地下水位、土壤状况来重新设计排水体系,通过土地整治,使其既能增加耕地面积,又不致引发洪涝灾害。该研究结果可为土地整治规划及农田基础设施建设提供参考。     

渭河流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]揭示渭河流域降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域水土保持规划提供依据。[方法]根据渭河流域及其周边范围30个气象站点1957—2014年逐日降雨资料,采用章文波日降雨量侵蚀模型计算各站点的降雨侵蚀力,分析其空间分布规律和年内分布特征。[结果]渭河流域多年平均降雨侵蚀力值分布范围为806.25~3 510.81 MJ·mm/(hm2·h),平均值1 798.97 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均侵蚀性降雨的空间分布基本一致,总体呈现西北低东南高的趋势。渭河流域降雨侵蚀力年内变化呈单峰型,主要集中在7—9月,占全年降雨侵蚀力的63.91%。北部黄土高原地区和关中平原发生水土流失的时期集中在7—9月,而秦岭北麓地区5—10月均有可能发生较大的水土流域,侵蚀风险由西北向东南递增。流域降雨侵蚀力年际波动较大,年际变率Cv值在34%~56%之间,整体而言,流域西北部地区的降雨侵蚀力年际变化幅度大于东南部地区。除洛川、长武、环县、平凉4个站点降雨侵蚀力在研究时段内有所增大外,其余地区降雨侵蚀侵蚀力呈不同速率的减小趋势。[结论]渭河流域降雨侵蚀力时空分布差异显著,尽管流域降雨侵蚀力呈减弱趋势,由于流域地处黄土高原,水土保持与水源涵养工作仍需高度重视。     

海岛地区小流域暴雨洪涝灾害模拟研究

[目的] 对海岛地区小流域暴雨洪涝灾害进行模拟研究，为该类地区后续开发建设以及防洪排涝治理工作的顺利开展提供技术支撑。[方法] 选取浙江省舟山市朱家尖岛为研究对象，根据设计暴雨及设计和校核潮位资料，运用MIKE构建了一维河网模型、二维水动力模型以及MIKE FLOOD耦合计算模型，对比分析两种方案的淹没面积和水深、典型河道断面水位以及重点区域洪水演进过程。[结果] 相对于设计暴雨及设计潮位条件下的方案1（94降雨+实测潮位），设计暴雨及校核潮位条件下的方案2（94降雨+极限潮位）在相对高水位时刻淹没面积更大，最大淹没深度更深。[结论] 朱家尖流域内河流比降大，汇流时间短，流域调蓄能力差，抵抗暴雨产生的洪涝灾害的能力较弱。特别是暴雨遭受天文大潮时，研究区域受灾程度更重。     

基于PSR-SPA模型的成都市文化遗产洪涝灾害风险研究

[目的] 评估文物保护单位的洪灾风险,为提升遗产防洪减灾能力提供科学依据。[方法] 以四川省成都市311处文物保护单位为例,通过构建PSR-SPA模型研究文物保护单位洪灾风险的分布规律,并通过空间自相关性分析确定洪灾风险的空间分布特征。[结果] 成都市文物保护单位洪灾风险为西高东低、北高南低,城市高于郊区、平原高于山地。洪灾风险等级与遗产级别呈正相关,全国重点文物保护单位遭受洪水灾害的风险高,中等风险以上文保单位以古建筑和近现代重要史迹及代表性建筑为主,年代多为宋元明清时期,洪灾风险高发区域为青羊、武侯和锦江等主城区。文保单位洪灾风险在空间分布上呈微弱的正相关关系,存在一定的空间集聚性。[结论] 全国重点文物保护单位受灾后易损,应针对性地提高遗产自身抵御灾害的能力;应关注古建筑和近现代重要建筑、宋元明清时期的文物保护单位的洪灾风险防治问题,发挥文物预警防控功能;受洪灾威胁较大的区县应进一步加强防汛信息化建设。