嫩江流域土地覆被变化对径流量的影响分析

以泥鳅河和科洛河流域为例分析了土地利用/土地覆被变化与河流径流量的关系。森林覆被变化导致了流域用水量的减少,而这部分并没有形成地表径流,而是存储在了森林和草地转变成的沼泽湿地中。科洛河流域耕地和林地面积的减少增加了地表径流,而且林地变化的影响大于耕地的变化。流域土地覆被变化与流域河流径流量的关系复杂,并非单一的覆被类型变化起主导作用,而是各种变化耦合作用影响了河流径流,但其中影响最为显著的是沼泽湿地的变化。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

1976—2015年辽河口土地利用格局变化及驱动机制研究

利用1976、2000及2015年3期遥感影像解译数据,从土地利用格局、土地利用类型变化速率及土地利用类型转移矩阵等方面,分析了辽河口地区1976—2015年土地利用格局、变化趋势及转移特征,结果表明:辽河口地区总面积6327 km 2,区域生态以农田-湿地-城镇复合景观为主,耕地所占面积比例最大,其次为沼泽湿地,再次为建设用地,水域、滩涂、河滩地、林地、草地、盐碱地、裸土、裸岩等零星分布;1976—2015年辽河口地区土地利用变化主要体现为沼泽地、林地及滩涂面积不断减少,建设用地及虾蟹养殖地面积不断增加。分析表明,辽河口地区土地利用格局变化的驱动力主要来自人为活动,区域气候变化对区域土地利用格局变化影响很小,主要对区域沼泽湿地景观产生一定影响。     

近30年根河流域湿地景观格局变化及驱动因素分析

[目的]为了解根河流域湿地时空变化情况,明晰气候变化和土地利用变化对湿地景观格局的影响。[方法]过分析根河流域1990—2019年间的湿地范围变化,再结合期间的气候变化状况来探究流域内湿地景观格局变化的驱动因素。[结果] 30年,根河流域湿地面积减少31.89%,斑块数量增加3.74%,景观破碎度指数增加4.48,流域湿地面积总体退化显著,流域湿地斑块数量总体有所增多。1990—2004年流域湿地呈现出显著退化趋势(p<0.05),湿地面积与年降水量存在显著正相关关系,景观破碎度指数与年降水量存在显著负相关,推断年降水量是导致根河流域湿地景观格局发生显著变化的主要因素;2004—2019年流域湿地退化趋势不显著(p>0.05),年平均气温呈现出不显著上升趋势(p>0.05),景观破碎度指数与年平均气温存在显著负相关,可能是气温升高导致流域内浅层多年冻土融化而将湿地连片,降低期间湿地破碎程度。[结论]究结果对维护根河流域湿地生态系统的多样性与稳定性、促进湿地与非湿地间的协调互融性、保障湿地资源的可持续发展等具有重要的意义。     

洞庭湖区湿地景观变化分析

洞庭湖湿地是我国最重要湿地系统之一,具有多方面功能和价值,主要由河流、湖泊、水田、沼泽、滩地、库塘等几种类型组成。本文利用1980年、1990年、2000年3个时段的Landsat MSS和TM影像及GIS技术对洞庭湖区湿地景观变化进行研究。结果表明,洞庭湖区湿地总面积呈减少趋势,人工湿地面积有所增加,自然湿地面积减少,其中湖泊面积减少最多。这是人类和自然共同作用的结果,其中人类对湿地的改造是导致变化的主要原因,但洞庭湖的泥沙淤积是湖泊面积减少的根本原因。湿地景观的改变导致该区生态环境质量下降,生态功能退化。     

土地利用和气候变化对流溪河水库流域径流的影响

[目的]探究径流对土地利用与土地覆被变化(LUCC)和气候变化的响应，为华南地区流溪河水库流域未来水资源的合理利用开发及社会经济可持续发展提供依据。[方法]通过构建分布式生态水文模型CHESS和设置情景模式，定量分析了土地利用和气候变化对径流的影响，同时结合CA-Markov模型，对流域未来径流变化进行了预测。[结果]CHESS模型在流溪河水库流域径流模拟中有很好的适用性，率定期的纳什系数(NS)为0.82,R²为0.91,验证期的NS为0.74,R²为0.86;土地利用变化方面，耕地转化为林地或草地会导致年均径流量减少，林地或草地转化为耕地会导致年均径流量的增大，耕地、林地、草地对径流形成的贡献能力为耕地>草地>林地；气候变化方面，年均径流量与降水量成正比，与温度成反比；2000—2020年，流域年均径流量逐渐增大，气候变化促进了径流的形成，土地利用变化抑制了径流的形成，且气候变化的影响占主要地位；未来预估情景下，2030年、2050年流域内建筑用地面积会增大，林地、草地面积会减小，耕地、水体面积变化不大，且在2040—2050...     

拉林河流域土地利用变化及其生态环境效应分析

拉林河为松花江的一级支流,发源于张广才岭山脉的老爷岭,流域内土地肥沃、人口密集,是国家重要的商品粮生产基地。基于TM卫星遥感数据及调查资料,对拉林河流域1976-2015年土地利用时空变化特征及其生态效应进行了研究,结果表明:随着流域人口的增加和经济的发展,流域内耕地面积和建设用地面积不断增加,林地、草地、水域、未利用地面积趋于减少;耕地是拉林河流域最主要的土地利用类型,林地、草地转为耕地是其最主要的土地利用转变类型;1976-2015年整个流域景观斑块数量呈现减少趋势,景观破碎度逐渐降低,集中分布的趋向性愈加明显。拉林河流域的土地利用变化导致了诸多环境问题,如土壤侵蚀加剧、水资源短缺、水质恶化、湿地面积萎缩、生态功能下降等,使流域生态环境更加趋于脆弱。     

气候和土地利用变化对潮白河流域径流变化的定量影响

为量化气候和土地利用变化对流域径流的影响,该文以华北土石山区潮白河流域为研究对象,利用AWY(annual water yield)模型及分离评判法定量分析了1956-2010年气候和土地利用变化对流域年径流的影响。结果表明:研究时段内,潮白河流域年降水量和年径流量呈显著下降趋势;流域年径流量在1979年发生减少突变;气候变化是潮河、白河流域年径流减少的主要原因,贡献率分别为59.3%和93.5%;土地利用变化贡献率相对较小,分别为40.7%和6.5%;不同土地利用类型对流域年径流变化的影响差异较大:林地对径流变化贡献率平均达到67%,耕地和草地分别为18%和15%,水域、未利用地因所占面积比例小,与流域年径流变化相关性并不显著。研究结果可为流域内水土资源规划及管理提供参考。     

霍林河流域湿地土地利用/土地覆被类型的渐变过程

研究了霍林河流域自然湿地和人工湿地的面积动态变化以及土地利用/覆被变化过程——渐变过程,结果表明1986～2000年期间自然湿地的面积呈缩减变化,而人工湿地面积则呈增长变化;1986～1996年期间除河流湿地没有发生渐变过程外,其它类型湿地之间普遍存在着渐变过程,其中沼泽的渐变过程最为显著,表现为大幅度缩减,而滩地、湖泊、水库坑塘和水田在渐变过程中则表现为增加变化。1996～2000年期间各类型湿地之间普遍存在着渐变过程,但不同的是,沼泽湿地面积在渐变过程中表现为大幅度增加,而河流、滩地、湖泊和水库坑塘却表现为大幅度缩减;同时沼泽、滩地、湖泊以及水库坑塘在此期间都有向水田发生转变,表明人类的活动范围在不断的扩展,对湿地的开垦力度也在不断加强。     

渭河流域径流对土地利用变化的时空响应

为定量分析渭河流域土地利用变化对径流的时空影响,该文基于渭河流域1985年,1995年和2005年3期土地利用数据,分析了流域近20 a的土地利用变化特征,结合SWAT(soil and water assessment tool)水文模型,设置5种土地利用变化情景,研究了流域土地利用变化与年、季径流的响应关系。结果表明,SWAT模型在渭河流域有较好的适用性;耕地、林地和草地为流域主要土地利用类型,面积变化小于10%,但它们在空间上的位置发生了较大转移;流域近20 a土地利用变化对径流影响小于15%;极端土地利用情景下,产流量总体趋势为耕地草地林地。退耕还林对年、季径流的影响程度均为干流大于支流,退耕还草对年径流(干流中游、下游、泾河)和季径流(冬季)的影响程度较大。该研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

挠力河流域丘陵-平原-湿地区径流变化驱动力分析

为了减少或者防止丘陵-平原-湿地区蒸发变大、径流减少和湿地退化等问题产生,有必要找到丘陵-平原-湿地区径流变化的驱动力。该文针对这种情况选定典型丘陵-平原-湿地区挠力河流域为研究对象,识别研究区水文气象、降雨径流关系、覆盖类型和旱田作物种类等径流影响因素的变化情况,利用情景模式反映影响因素的组合情况,将情景模式输入水文模型,分析径流影响因素及其变化对水文循环过程和径流的影响。结果表明:研究区域降水变化是径流变化的关键驱动力,降雨与径流总体上均呈递减趋势,并且径流深的递减趋势强于降水量的递减趋势;径流减少影响因素除了关键性因素降雨外还有其他因素在起作用,并且影响在逐渐增强;气候变化也是径流变化的重要驱动力之一,1965—2014年期间夏季和秋季的气温、水汽压、日照和风速等都存在显著增加趋势,春季的气温和水汽压显著升高,春季的风速在降低;1965—2014年期间流域蒸发在5—10月间并不是总是随着气温、日照、水汽压和风速等增加而增加,在某些时段某些覆盖类型蒸发量存在减小的现象;集水区域内覆盖类型变化是径流变化的重要驱动力之一,未利用地转变成旱地、旱地转换为水田以及农业产业结构的调整,加速了研究区内流域蒸散发,导致径流深的递减速度加快,同时引起了径流深对降水响应的异常;降水、气候因素和土地覆盖类型等综合影响着蒸发、根系区含水量、非饱和带含水量和径流等水循环过程因素的时空变化。     

长江下游秦淮河流域径流变化及影响因素分析

为定量分析气候变化和人类活动对流域径流变化的影响,以我国经济高度发展的长江下游秦淮河流域为例,应用累积距平、线性趋势分析等方法,分析了其1987—2015年的水文气象变化趋势;基于水热耦合平衡方程,计算了流域年径流变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,对径流变化进行了定量的归因分析。结果显示:（1）1987—2015年流域年径流呈增加趋势,并在2001年左右发生明显转变,由此将研究期划分为1987—2000年与2001—2015年两个阶段。（2）年降水量多年变化趋势并不明显,年潜在蒸散发总体呈上升趋势。与转变发生前相比,2001—2015年期间年均降水量增加2.42%,年均潜在蒸散发量增加6.24%,二者变化幅度不大,而下垫面参数变化幅度较大。（3）径流对于降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数分别为0.69,-0.92,-0.64,气候与下垫面变化对径流增加的贡献率分别为-9.6%,115.5%,可见人类活动对径流影响更大,同时也存在其他因素对径流变化产生较小影响。     

基于Budyko假设的沂河流域径流变化归因识别

气候变化和人类活动是导致径流变化的主要原因,因此计算气候变化和人类活动对沂河流域径流变化的贡献率可为缓解沂河流域水资源紧张提供一定的参考依据。以山东省沂河流域为研究对象,基于1960—2016年的气温、风速、降水和流量等水文气象数据,首先采用Mann-Kendall、有序聚类分析法和累积平距法分析降水量及径流量的变化趋势及突变点,最后采用Budyko水热耦合平衡方程,定量计算了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：1960—2016年沂河流域年径流深呈现显著减小趋势,且在1975年和2003年发生突变,因此将径流序列分为1960—1975年(基准期),1976—2003年(变化期Ⅰ)和2004—2016年(变化期Ⅱ)3个阶段。基于Budyko水热耦合平衡方程计算变化期Ⅰ和变化期Ⅱ中降水、潜在蒸散发和下垫面对径流变化的贡献率,发现导致沂河流域变化期Ⅰ径流减少的主要原因是下垫面条件和降水的改变,贡献率分别为51.42%,49.43%,潜在蒸散发的减少导致径流增加,贡献率为-0.85%;导致变化期Ⅱ径流减少的最主要原因是下垫面条件的改变,占73.11%,其次是降水,贡献率为42.5...     

1959-2000年妫水河流域气候变化与水文响应分析

基于北京延庆县东大桥气象水文站观测的气温、降水和径流数据,采用Thornthwaite水文模型和Mann—Kendall突变与趋势检验法,对该站点所控制的部分妫水河流域的年平均气温和降水进行长期趋势检验和突变分析,同时对模型模拟的径流、蒸散量、土壤含水量进行长期趋势检验和突变分析。结果表明:1980—2000年与1959—1979年相比,研究区气温升高了2.45%,降水量减少了8.57%,地表径流减少了8.86%,实际蒸散量降低了8.54%,土壤含水量减少了76.95%。20世纪50年代以来,研究区一致表现为气温升高和降水减少。径流、实际蒸散量、土壤含水量也随之减少,并在1975年左右发生突变,整体表现出干旱化倾向。气候变化已经对区域水循环产生重要影响。     

乌江流域土地利用变化的自然因子

自然因素是引起典型山地流域土地利用变化的主要原因,乌江流域作为典型山地流域,明确各自然因子在乌江流域土地利用类型转变中的贡献率,找到关键性驱动因子,从而为合理调整土地利用布局提供借鉴作用。以乌江流域为研究对象,基于时空性和整体性,采用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,综合各自然要素,利用增强回归树模型来分析土地利用变化的自然因子。结果表明:(1)2000—2020年乌江流域土地利用类型变化表现在,林地、灌木地、水体和人造地表面积比重明显增加,耕地、湿地面积显著减少,草地面积变化呈稳定趋势。(2)2000年和2020年对比发现乌江流域中部水体面积扩大,北部林地面积有所增加,东部耕地面积大幅度缩减。草地和灌木地空间变化不明显,呈嵌入式分布。人造地表以东南、西南、东北和西北部增加最为明显。(3)从贡献率方面考虑,降水对草地变化的贡献率最大,坡度对耕地的影响最大,植被类型对林地影响最大,影响湿地最大的自然驱动因子是坡度,气温是制约灌木地发展的最大自然因子,土壤类型对水体变化的贡献率最大,坡度是人造地表变化最大的自然驱动因子。草地变化的特征因子主要是降水、植被类型和气温; 耕地变化特征因子分别是坡度、高程和气温; 林地变化的特征因子是植被类型、高程和气温; 湿地变化的特征因子是坡度; 灌木地变化的特征因子是气温、土壤类型和植被类型; 水体变化的特征因子是土壤类型和植被类型; 人造地表变化的特征因子是坡度和植被类型。     

锡林河流域积雪时空特征及其对径流的影响

寒旱区草原流域地表水资源极为匮乏,融雪径流是寒旱区草原流域重要的水源,冰雪融化对河川径流有着十分显著的影响。利用锡林河流域水文站2000—2013年逐日径流数据、锡林浩特气象站2000—2015年逐日平均气温、降雨、雪深数据及MOD10A2积雪产品数据,分析了锡林河流域积雪面积、雪深年际变化特征,气象因子与积雪面积、雪深之间的相关性,以及径流的影响因素。结果表明:研究区积雪面积、雪深年内变化呈单峰型,冬季积雪面积、雪深均达到最大值,春秋次之,夏季最小。在年际变化上,积雪面积、雪深总体呈现增加趋势,其中冬季的积雪面积呈显著性增加。通过研究区气象因子与积雪的相关性表明,在积雪期,气温、风速和日照时数是影响雪深和积雪面积的主要因素,而在融雪期,气温与降水是影响雪深和积雪面积的主要因素。对径流影响因素的分析可得,气温对径流的影响最大,并且积雪面积、雪深与径流之间也存在很强的相关性,说明积雪的变化也会对径流产生影响。研究积雪动态变化及其对径流的影响对寒旱区草原流域水资源管理、农牧业发展和灾害防御具有重要的现实意义。     

长株潭城市群湿地景观时空动态变化及驱动力分析

针对长株潭城市群的湿地景观面积迅速减少、破碎化程度增加等情况,该文基于时间序列Landsat数据及物候特征参数,采用面向对象方法的随机森林算法获得了长株潭城市群2000-2015年湿地时空格局及变化数据,利用景观格局指数、质心迁移等方法分析了近16 a来长株潭城市群湿地时空格局及变化特征,并通过Logistics回归模型分析了城市群湿地演化的驱动力因素。研究结果表明:1)湿地类型主要为人工湿地水田,其次为河流湿地与库塘湿地,湖泊湿地与苔草沼泽分布面积相对较小;2)2000-2015年研究区湿地总面积呈减少趋势,减少231.12 km~2,减少6.64%,同时湿地的空间转移也十分剧烈。3)研究期间,长株潭城市群湿地景观破碎度在呈增强趋势,且景观形状也趋于复杂。同时,研究区景观连通性在不断降低,而景观丰富度在不断增加。4)研究期间,长株潭城市群5种湿地类型的质心在均发生了不同程度的的迁移,其中河流、库塘和水田的质心迁移相对较大,湖泊的质心位置相对稳定。5)长株潭城市群地区降水量的减少及气温的升高,加之高强度人类干扰是近年来湿地变化的主要原因,其中人类活动加剧了湿地变化的复杂性和差异性。该研究可为长株潭城市群湿地资源的可持续发展提供科学、可靠的数据支持。     

昕水河流域径流变化及其对气候和人类活动的响应

开展流域尺度气候变化和人类活动对径流的影响研究是科学制定流域综合管理规划,并实现流域可持续管理的基础。以黄土高原丘陵沟壑区的典型流域——昕水河流域为研究对象,结合流域多年(1958—2015年)气象水文数据,采用M-K趋势检验法分析年降水、年潜在蒸发散和年径流量的变化趋势,运用双累积曲线法分析年径流量序列的突变年份,并根据生态水文分析法与水量平衡原理定量解析流域尺度气候变化和人类活动对年径流的影响。结果表明:1958-2015年,流域年径流量变化呈显著下降趋势(Z=-5.84,p<0.0001),而降水(Z=-0.72,p=0.31)和潜在蒸散发(Z=-0.5,p=0.88)变化趋势不显著。双累积曲线法表明径流量突变点为1974年和2000年,其中,1975—2000年间影响径流减少的主要因素是气候变化,气候变化导致径流量减少的贡献率为73.14%,土地利用方式仅为26.86%;而2001—2015年土地利用变化是影响径流减少的主要原因,其贡献率高达103.81%,可见土地利用变化已成为昕水河流域径流量变化的主要驱动因素。在今后的流域治理中,需合理制定土地利用方案,实现昕水河流域水土资源协调发展。     

近80年来北洛河流域径流变化特征及其归因分析

为了探究北洛河流域径流变化特征及其驱动因子,对流域治理规划和生态环境建设提供科学依据,基于北洛河流域1937—2018年径流数据,采用现代数理统计方法对径流特征进行了分析,并结合1952—2019年气象资料分析了气候变化对径流的影响。通过降水—径流双累积曲线法定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：北洛河流域1937—2018年年均径流量显著减少(p<0.01),在1970年、1994年发生突变,且存在54 a的主周期变化。1956—2019年北洛河流域降水变化趋势不显著(p>0.05),气温显著增加(p<0.01),气候变化对北洛河径流量起到减小作用。与1957—1970年相比,1971—1994,1995—2018年人类活动对于径流减少的贡献率分别高达92%和97%,人类活动是使北洛河径流量发生减少和突变的关键因子。     

基于Morlet小波的辽河径流量变化及其成因分析

利用辽河流域58个气象监测站点1956—2009年的年均气温、年降水量、年蒸发量和铁岭水文站对应年份的径流量数据,综合运用小波分析、小波互相关及偏相关分析,研究了上述气候因子和径流量的多时间尺度波动特征及其相关关系。结果表明:辽河年径流量的主要波动周期为10,36 a;经偏相关分析校正后,流域年均温与径流量的波动周期在全部时间尺度上（1～54 a,下同）呈负相关关系;年降水量与径流量的波动周期呈显著的正相关关系;年蒸发量与径流量的波动周期不存在显著的相关关系。由此,年均温和年降水量是辽河径流量变化的主要影响因素。梳理了基于小波分析的水文特征研究方法,并引入偏相关分析对以往研究中存在的不足进行了纠正。同时本研究所得结果也可以成为辽河流域水资源管理和调度的重要参考。