乌鲁木齐河流域植被覆盖度变化及驱动力研究

【目的】分析乌鲁木齐河流域基于Landsat数据的植被覆盖度时空分布特征及驱动因素,为乌鲁木齐河流域生态环境保护、社会生产等方面提供参考。【方法】以乌鲁木齐河流域为研究区,选取2000—2020年中2000、2005、2010、2015年和2020年5个时期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,用像元二分法、植被覆盖度转移矩阵,选取2000—2020年乌鲁木齐河流域植被覆盖度（FVC）的时空变化数据,定量分析了土地利用变化和地形分异特征对其影响程度,并基于地理探测器模型对流域高程、气温和降水等8种影响因子对流域FVC空间分异驱动力进行探测。【结果】乌鲁木齐河流域2000—2020年植被覆盖度总体上呈先减少后增长趋势,主要以高、低植被覆盖度为主,呈现上游极高,中、下游低的格局。研究区内不同土地利用类型的FVC表现为林地>耕地>草地>建设用地>未利用地。植被覆盖度变化受地形因子的影响明显,随高程升高而有所波动,高程在500 m以下和在2 000～2 500 m的植被覆盖度较大;FVC与坡度负相关,坡度越高植被覆盖度越低,并且随坡度增大而急剧减少。因子探测结果...     

黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度时空变化及影响因素分析

【目的】探究黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度的时空变化规律及影响因素。【方法】基于2002、2007、2011、2016、2021年Landsat卫星数据,结合像元二分模型提取该流域植被覆盖度,利用变异系数和线性回归分析揭示植被覆盖度的时空变化规律,从自然因素和人类活动因素2个方面分析流域植被覆盖度时空变化的影响因素。【结果】2002—2021年,流域西部、南部源头山区为高植被覆盖度地区,自西向东沿河道区域及中北部地区的植被覆盖度较低,东部为低植被覆盖度区域。流域高和较高覆盖度面积占比合计为65.29%,中等植被覆盖度占比为17.66%,较低、低覆盖度占比为17.05%。流域整体植被覆盖度较高,且呈先降低后升高的趋势。2002—2021年,植被覆盖度较为稳定的区域占比为44.14%,植被覆盖度有所改善的区域占比为32.25%,轻度退化区域占比为17.27%,明显退化区域占比为6.34%。自然因素对植被覆盖度的影响程度由高到低依次为高程、气温、降水和坡度。植被覆盖度随高程、降水和坡度的增加而增加,随温度的增加而降低。人类活动的正向影响大于负面影响,是导致植被覆盖度逐渐增...     

塔里木河流域产水量时空分布及驱动因素分析

【目的】研究区域产水量时空变化及其驱动因素,为区域水资源的调配与管理提供理论支撑。【方法】利用In VEST模型模拟了2000―2015年和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量的时空分布并对驱动因素进行了分析。【结果】空间上,各流域多年平均产水量均集中分布在流域上游地区,平均产水量多在30 mm以上。2000―2015年和田河流域和开都-孔雀河流域产水量以下降趋势为主,而叶尔羌河流域则相反。降水对流域产水功能起着关键作用,和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量与降水呈显著相关性的面积占比较大,分别为73.99%、88.49%和71.11%。气温和降水是影响各流域产水量空间分布的主导因素,其q值都在0.4380以上;各流域两两因子之间的交互作用都存在着非线性增强;和田河流域人口密度与GDP、开都-孔雀河流域相对湿度与太阳辐射和风速、叶尔羌河流域GDP、人口密度与相对湿度之间差异显著。【结论】西北干旱区内陆河典型流域产水量主要受气温和降水的影响。     

新疆和田河径流演变特征及其影响因素分析

【目的】研究和田河径流演变特征及其影响因素。【方法】采用M-K检验、Pettitt突变检验、Morlet小波分析等方法,分析径流及影响因素的变化趋势、突变特征及周期规律。在确定影响因素与径流的相关性基础上,建立了影响因素与径流的多元线性方程及神经网络模型,定量分析了气候因素与人类活动对径流变化的贡献水平。【结果】玉龙喀什河径流表现出增加趋势,喀拉喀什河径流呈减少趋势,突变年份为2009、2004年,在40~55 a尺度下的玉龙喀什河与33~55 a尺度下的喀拉喀什河都经历2个枯-丰变换周期。玉龙喀什河、喀拉喀什河降水量都呈显著增加趋势,突变年份均为2001年,两河降水同时展现出3次偏多-偏少交替。年均气温呈显著性增加,在1984年发生突变,气温经过2个冷-暖变换周期。玉龙喀什河与喀拉喀什河径流变化的主要影响因素为气候变化,人类活动影响较小,气候变化对径流的贡献率分别为84.06%和72.51%,而人类活动的贡献率为15.94%和27.49%。【结论】玉龙喀什河和喀拉喀什河在40~55、33~55 a尺度下由丰水期转为枯水期,玉龙喀什河和喀拉喀什河流域降水未来为少水期,和田河流域气温在40~50 a尺度下处于偏暖阶段。喀拉喀什河突变点与乌鲁瓦提水库的修建有关,降水和气温发生突变时间于西北地区气候转变相一致。气温因素是径流补给的主要影响成分,气候变化为径流变化的主要因素。     

中国西北地区近50a气象因子时空变化特征与成因分析

为深入分析中国西北地区近50 a气象因子演变特征与驱动因素,选取西北地区69个站点1966-2016年逐日气象资料,使用Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、GIS空间插值及相关性分析方法,定量分析了气象因子的时空变化规律及相互关系。结果表明:近50 a来西北地区风速、辐射、相对湿度均呈下降趋势,降幅分别为0.105 m/(s·10 a)、0.054 MJ/(m2·d·10 a)和0.378%/(10 a),降水及气温均呈上升趋势,增幅分别为4.9 mm/(10 a)、0.427℃/(10 a);各气象因子近50 a来呈"增大-减小"的周期振荡变化,变化主周期均为28 a,且风速、辐射、相对湿度、降水、气温均存在局部突变;各气象因子的空间分布存在区域差异,风速呈不连续的东部大西部小分布趋势,辐射呈中部大东西部较小分布趋势,降水呈由东南向西北递减趋势,气温呈由青海省向外扩增趋势;各气象因子之间存在较强相关性且相互响应关系复杂,其中辐射与风速、降水和气温均呈极显著正相关(P0.01),相对湿度与风速呈极显著负相关(P0.01)。     

基于灰水足迹的流域水环境评价

为实现更加科学的评价流域水环境,基于水足迹理论,提出了更为全面的流域灰水足迹核算评价方法,解决了以往流域灰水足迹评价中污染核算不全面、参数选取原则不统一的问题。以大连市复州河流域为例,从工业、居民生活、畜禽养殖业和种植业四个污染源分析了2018年流域灰水足迹量值与空间特征,同时进行流域水环境评价。结果显示:2018年复州河流域灰水足迹为29.23亿m³,其中工业灰水足迹为0.27亿m³,居民生活污染灰水足迹为6.31亿m³,畜禽养殖业灰水足迹为13.03亿m³,种植业灰水足迹为9.62亿m³,总体上呈现沿河流自上游向下游逐渐递增,在入海口处有所降低的趋势。2018年复州河流域水污染程度为846.35%,表明流域内地表水纳污能力已全部耗尽,无法吸收净化流域内每年产生的污染物数量。研究结果较好的评价了流域水环境现状,可为复州河流域水环境治理与其他流域水环境评价提供参考。     

根河流域1980-2017年气候和径流的变化特征分析

根河流域处于我国寒温带地区,气候和自然环境较为特殊,分布着大面积冻土,对于气候变化非常敏感。【目的】通过分析根河流域气象要素和径流的变化,探讨气候和水文之间的相互关系,为该流域的水资源科学管理提供理论依据。【方法】以额尔古纳水系根河流域为研究对象,利用M-K检验和Hurst指数等方法,分析根河流域1980-2017年气象要素和径流的变化趋势及相互作用关系。【结果】①根河流域年平均气温在1980―2017年,共上升了1.10℃,在α=0.01的水平上呈上升趋势,且上升趋势有较强的持续性(H=0.75)。其中,生长季的气温变化最为强烈(Z=4.63)。②根河流域生长季降水量占年降水量的85%,趋于下降趋势,下降幅度为1.68 mm/a。③根河流域始冻期和完全冻结期的空气相对湿度分别α=0.001和α=0.01的水平上显著下降,且下降趋势有很强的持续性(H=1.0),变化幅度为0.05%/a。④根河流域径流量趋于下降趋势,在1997年和1999年发生突变,不年降水量发生突变的时间基本吻合,且降雨不径流的变化趋势一致,相关性分析表明,降雨不径流的相关系数为0.91。⑤根河流域径流量不年均气温相关系数为0.50,气温主要以增加流域各因子的蒸散发以及土壤和河流冻结、融化的时间或面积来影响流域径流量。【结论】根河流域降水量和径流在1980―2017年没有很大的变化趋势,气温呈猛烈的上升趋势,流域气候整体上趋于夏季越来越干冷,冬季干热的趋势。     

玛纳斯河流域用水分析、需水预测和影响因素

从部门结构和地区结构分析了玛纳斯河流域2001-2014年用水现状和趋势,以及各地区用水效率;采用支持向量机回归方法构建需水模型,并进行了短期需水预测,利用主成分法分析需水影响因素。研究期内玛纳斯流域用水量变化不大,其中农业占90%以上,有下降趋势,其他部门用水比例有一定的上升;各地区用水量比较固定,石河子地区占最大比例,其次是沙湾,玛纳斯最少;流域单位用水总产出和第一产业产出都不高,增长缓慢,第二产业单位产出最高,增长迅速;各地区单位用水总产出差异不大;流域用水效率较高。支持向量机回归对玛纳斯河流域需水量的拟合和预测效果较好,模型预测出短期内流域总用水量略微下降。流域人口和经济社会的发展是影响需水量的主要因素,其次是气温和降水等气候环境因素的影响。     

基于SWAT模型的复新河流域非点源污染研究

【目的】研究复新河流域氮磷营养物流失及入河负荷与用地类型的关系。【方法】利用1996—2009年河道径流、水质资料,率定和验证SWAT模型在复新河流域应用的适用性,研究了用地类型变化对流域氮、磷流失和入河负荷的影响。【结果】(1)复新河流域TN单位流失量是水浇地旱地养殖场,范围在13.8~15.1 kg/(hm2·a);TP单位流失量是城市水浇地旱地,范围在0.32~0.51 kg/(hm2·a);(2)养殖场的面积仅为水浇地的1/33,对流域TN、TP流失的贡献率却与水浇地相当;(3)复新河流域TN、TP的入河系数为3%和19%,天然林的存在可使氮、磷入河系数减少16.9%和0.59%,与旱地和水浇地的氮、磷入河系数相比,减少有限。【结论】单纯从景观格局控制流域非点源污染的效果是有限的,严格的氮、磷输入控制才是改善流域水环境的关键。     

河套灌区农业深度节水的思考和建议

【目的】综合现有河套灌区现代化改造成果,探讨当前形势下灌区在农业深度节水方面的潜力及问题。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区2015—2022年的生态引黄用水量、农业引黄用水量、春汇秋浇用水量及灌溉面积等历年水情数据资料进行统计分析。【结果】截至2022年高效节水灌溉面积占有效灌溉面积的22.7%,灌区农田灌溉水有效利用系数达到0.457,较2015年明显提高;2015年至2022年以来,灌区每年生态需水量在4亿m³左右,秋浇年平均水量为14.77亿m³,占年平均用水量的34.1%,有近一半秋浇水量补充地下水;每年秋浇面积40.8万hm²,约占灌区灌溉面积的53%,折算后的田间净秋浇水量为1 980 m³/hm²,较推荐秋浇净定额多用约300 m³/hm²。【结论】灌区节水阈值为40亿m³,另外每年还应引入约4亿m³的生态用水;灌区的节水潜力主要在秋浇,可以通过压缩秋浇面积、分区域、分年...     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

基于多变量时间序列CAR模型研究

根据呼图壁河流域石门水文站1978-2011年的气温、降水及径流量资料,研究了呼图壁河流域近34年来径流量的变化趋势和突变特征,建立了基于多变量时间序列CAR(Controlled Auto-regressive)的径流预测模型,并应用该模型预测了未来不同气候变化情景下呼图壁河流域的年径流量。结果表明,呼图壁河流域年径流量、气温及降水量都呈现不同程度的增加趋势,其中年径流量在1987年发生明显突变,而年降水量和年均气温突变特征不明显;CAR模型在呼图壁河流域年径流量模拟的结果较好,平均相对误差为7.1%,达到了模型精度要求,说明该模型在呼图壁河流域有较高的适用性。在未来区域气候暖湿化背景下,对呼图壁河流域未来不同气候变化情景下的径流量进行预测,发现在降水和蒸发增加的情景下,呼图壁河年径流量均呈增加的趋势;在极端干旱条件下,径流量也表现出增加的趋势。该研究对流域水资源的合理利用与综合管理具有重要意义。     

青海湟水流域气温与降水时空变化特征

为了分析青海湟水流域气温与降水的时空变化特征,选取流域13个气象站点1959―2006年逐日降水与气温资料,用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法研究了气温与降水时空变化特征。结果表明,流域多年平均年降水量在年内分配极不均匀,降水量在春季和冬季有增加趋势,夏季和秋季有减少趋势;降水量以2.13 mm/10 a的速率减少。流域多年平均气温和月平均气温均呈升高趋势,年平均气温以0.348℃/10 a的速率升高。降水和气温空间分布极不均匀,流域西北和东南地区降水量较少,中部地区降水量较多;流域多年平均气温自西北地区到东南地区逐渐升高。年降水系列的突变点在2001年,第一主周期为3 a,第二、第三主周期分别为8 a和15 a;年平均气温系列无突变点,第一主周期为25 a,第二、第三、第四主周期分别为8 a、15 a和3 a。     

广东省植被NPP时空特征变化分析

利用EOS/MODIS卫星遥感资料,对2000-2005年广东省农田、林地和草地3种植被类型的植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征进行了分析.结果表明,广东省农田、林地和草地的年均NPP分别集中在480～590 gC/(m2·a),590～760 gC/(m2·a),540～690 gC/(m2·a)之间,林地最高,草地次之,农田最低.NPP变化趋势检测显示,广东省大部分地区这3类植被NPP均呈增长趋势,生长态势良好,NPP呈显著增长的面积占这3类植被总面积的61.29%.珠三角城市群和汕头等经济工业发达地区的局部NPP表现出显著减少的趋势,表明这些地区城市扩张和新增工业用地等人类活动在较大程度上破坏了当地植被,或影响了其正常生长,导致NPP的降低.     

基于MOD16的澴河流域蒸散发时空分布特征

【目的】研究流域尺度上的蒸散发分布规律,为流域水资源评价和农业生产提供依据。【方法】基于2000―2013年的MOD16蒸散发数据集,选取澴河花园站以上流域为研究区,对年际、年内以及不同土地利用类型下的流域实际蒸散发(ET)和潜在蒸散发(PET)进行了研究。【结果】针对本流域ET与PET计算,MOD16数据集的精度总体上符合要求,可用于蒸散发研究;2000―2013年,研究区多年平均ET为635 mm,总体上呈北高南低、东高西低的趋势。多年平均PET为1 536 mm,总体上北部丘陵地区最低,山区最高,其他区域分布较为均衡;ET呈逐年下降趋势,年际变化率5.53 mm/a,显著下降区域分布在平原地区。PET呈上升趋势,年际变化率16.13 mm/a,显著上升区域集中于丘陵地区;以ET和PET差值D反映流域的干旱程度,流域干旱情况呈现上升趋势,在3―6月和9―10月更易出现干旱现象,易旱区域主要为平原地区;不同土地利用类型下的ET在3―11月表现出差异性,从大到小依次为林地草地农田城镇。PET从大到小依次为城镇农田草地林地,林地PET峰值出现在6月,其他均出现在5月。【结论】由于气候条件和人类活动的影响,2000―2013年,澴河流域内ET有所下降,而PET有所上升,平原地区缺水情况最为明显。     

坝区农户宅基地规模特征及其影响因素分析——以贵州省江口县鱼良溪村为例

探索农村宅基地规模特征及其影响因素对实现乡村振兴具有重要意义,本研究以贵州省江口县鱼良溪村为例,采用参与式制图方法绘制出坝区村域宅基地现状图,并对其规模特征进行解析,借助多元线性回归模型对宅基地规模影响因素进行探析。结果表明:①研究区宅基地平均面积为224.01 m²,普遍存在宅基地面积超标现象;②农户宅基地面积集中在100 m²~300 m²,占比达到81.48%;0~100 m²区间的宅基地数量最少,仅占比2.61%;③影响坝区农户宅基地面积的因素主要有农户家庭总收入、家庭非农就业率、高程、坡度、与村委会距离、与道路距离、与河流距离,其中家庭非农就业率对宅基地面积的影响最大,与河流及村委会距离的影响作用最弱。     

井式节水灌溉下苹果园土壤水分和养分空间分布特征研究

为探明土壤水分和养分在井式节水灌溉方式下的分布特征，以8 a生苹果为试验材料，采用井式节水灌溉方法进行大田试验，设置3个灌水梯度：低水[W₁,99 m³/(hm²·次)]、中水[W₂,148.5 m³/(hm²·次)]、高水[W₃,198 m³/(hm²·次)]和3个施肥梯度：高肥[F₃,225 kg/(hm²·次)]、中肥[F₂,150 kg (hm²·次)]、低肥[F₁,75 kg (hm²·次)]，设置灌溉量为W₃的不施肥对照处理(CK)，分析井式灌溉施肥条件下苹果园土壤水分和养分空间分布特征。结果表明：井式灌溉方式下，土壤水分主要分布在表层0～60 cm，以水平移动为主，移动距离随灌溉量的增加而不断扩大，W₁处...     

气温突变下内蒙古大兴安岭林区旱涝演变

【目的】探明内蒙古大兴安岭林区气候变化趋势及旱涝演变特征。【方法】基于内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971—2015年年平均气温和月降水连续观测数据,利用一元线性回归、Mann-Kendall法以及标准化降水指数(SPI)方法进行了研究。【结果】(1)内蒙古大兴安岭林区年降水量在近1971—2015年来整体呈波动上升趋势,年际变化倾斜率为8.86 mm/10 a,但未通过显著性检验;年平均气温也呈上升趋势,并且通过0.001的显著性水平检验,年际变化率为0.4℃/10 a;(2)林区年平均气温在1987年发生增温突变,气温突变以后年降水量倾向率明显减小;(3)1971—2015年来林区旱涝频繁发生,20世纪70年代与21世纪00年代SPI12多小于0,这2个时期干旱发生较为频繁,而20世纪80年代至90年代以及21世纪10年代降水较多,这2个时期相对湿润,旱灾发生频率较低。【结论】1987年增温突变以后,林区旱涝事件发生更加频繁,并呈向极端干旱和极端湿润的方向发展;年时间尺度的SPI反映林区降水变化情况比较理想。     

新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因分析

【目的】寻找新疆艾比湖蒸散主要影响因子。【方法】根据新疆艾比湖流域内6个代表气象站1960―2015年逐日气象数据,采用辐射校正的Penman-Monteith模型计算了潜在蒸散量(ET0),采用气候倾向率、Mann-Kendall法、Morlet小波分析等方法分析了ET0周期变化规律,同时基于通径分析原理的指标敏感性方法分析了ET0的变化成因。【结果】1960―2015年艾比湖流域年ET0多年平均值为956.1 mm,气候倾向率为-29.89 mm/10 a,呈显著下降趋势(p0.001);四季ET0表现为夏季春季秋季冬季,各季随年份序列均呈下降趋势,其中夏季ET0下降趋势最为显著,夏、春二季ET0对全年潜在蒸散的相对贡献最大;年ET0在1986年发生下降突变,降幅为10.52%。ET0在28 a的周期振荡最强烈,为时序变化的第一主周期,第二、三主周期分别为15 a和8 a;风速对ET0的通径系数为0.736,对回归方程估测可靠程度E的总贡献为0.577。【结论】风速下降是艾比湖流域ET0下降的主要因子,其次为相对湿度、净辐射、降水和最高气温。     

长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析

探讨长白山地区受极端降水、地形复杂、植被破坏等因素影响造成的土壤侵蚀状况,可以研判该地区水土流失情况,为当地水土生态保护提供科学参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、趋势及相关分析法,定量分析长白山地区土壤水蚀的空间格局及时空分布特征,并探究土壤水蚀与气候、植被覆盖度及地形驱动因子的关系。结果表明：2000-2020年长白山地区土壤水蚀模数均值总体呈“西南高,东北低”的空间格局。相较于其他地类,草地、未利用地、林地更易发生土壤水蚀。近21 a来,土壤水蚀模数平均以0.025 5 t/(hm²·a)的速度上升,土壤水蚀模数表现为上升趋势的地区占研究区总面积的68.3%,侵蚀等级总体以微度和轻度为主,且轻度侵蚀比例也呈增加趋势,表明该地区土壤侵蚀状况趋于好转,未来吉林市中北部和延边州部分地区的水土流失风险较高。土壤水蚀与降水、海拔高度及坡度具有较为显著的正相关关系,而与气温、植被覆盖度的相关性以负相关为主。海拔大于1 000 m或坡度大于20°的草地、林地区域是水土防治的重点地形区。