不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

天水市群发地质灾害特征与成灾机理

[目的]对甘肃省天水市2013年"7·25"群发性山洪地质灾害的成灾特征、分布规律及其成因进行分析,为黄土丘陵沟壑区降雨诱发地质灾害早期识别和减灾防灾提供科学依据。[方法]在全面实地调查的基础上,建立三维连续介质动态数值模型,对天水市典型滑坡运动特征进行求解。[结果]"7·25"山洪地质灾害具有普遍性,群发性明显,局地爆发性,隐蔽性强等5大显著特征;受强降雨和地震因素叠加效应的影响加剧了灾害的破坏程度;此次灾害大部分滑坡失稳的坡面几何形态多为直线型凹型面坡,滑坡失稳多发生在35°~45°坡度范围内,以40°坡居多,黄土坡面滑坡通常是窄条状、方量较小;典型滑坡体在斜坡运动过程中,平均速度、最大速度、总动能和总势能均是急剧增加,进入水平面后,各个动力参数急剧下降。侵蚀作用是滑坡运动中非常重要的不可忽视的一个重要的因素,它使得灾害体质量增加,同时依靠较高的速度(30m/s),具有更强的破坏性。[结论]天水市群发地质灾害形式依然严峻,降水是引发和加剧此次地质灾害的主要因素。     

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。     

陕西省丹汉江流域土地利用时空变化动态分析

基于中国西部环境与生态科学数据中心1985,1995和2000年3期土地利用图,利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析了丹汉江流域1985—2000年土地利用的数量变化、转移情况和变化速率。研究了该地区主要土地利用类型在不同坡度的分布面积和变化特征。结果表明,耕地、林地和草地3种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的99%以上,是该研究区主要的土地利用类型。1985—2000年,耕地、林地、建筑用地和水体均呈先减少后增加的趋势,但草地相反。15a间,耕地和建筑用地分别增加了105.08和14.85km2,林地和草地分别减少了41.02和77.63km2;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°～35°,而且在15°～25°之间变化最大。     

阴山北麓地区土壤侵蚀的时空变化及驱动力

[目的]分析2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀时空变化及其影响因素,为该区土壤侵蚀治理与国土空间规划提供科学指导。[方法]基于降水、土地利用、土壤和遥感影像等数据,采用GIS技术和RUSLE模型开展研究。[结果](1)2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,高等级侵蚀面积不断增加,阴山北麓地区土壤侵蚀状况十分严峻;(2)阴山北麓地区土壤侵蚀严重区主要分布在阴山山脉沿线和内蒙古多伦县大部分地区;(3)土地利用类型是阴山北麓地区土壤侵蚀主要影响因子,各因子解释力大小依次为：土地利用类型>植被覆盖度>降雨>坡度。土地利用类型为耕地,植被覆盖度小于0.3,坡度在15°～20°和降雨量在365～413 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。[结论]阴山北麓地区土壤侵蚀程度整体偏高。植被覆盖度低的耕地和草地应为阴山北麓地区土壤侵蚀治理重点区域,应采取植树造林种草,扩大林草覆盖面,改善植被覆盖率,降低地表径流速率,提高下渗能力,来控制土壤侵蚀发生。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

基于CSLE模型的广西土壤侵蚀规律

广西是我国喀斯特地貌分布主要区域之一,水土流失危害严重,利用第一次全国水利普查水土保持专项数据,以实际侵蚀调查单元和侵蚀地块为基础,统计和分析了广西侵蚀地块不同土地利用情况和地形特点以及土壤侵蚀空间分布规律。结果表明:广西土地利用类型以为林地、耕地为主。整体地形崎岖,侵蚀地块破碎,平均坡长为35.60 m,平均坡度为18.49°。坡长、坡度空间分布规律基本一致,由西北向东南递减。随着坡度增加,各土地利用土壤侵蚀模数均呈先增大后减小的趋势,坡度临界值为25°～40°,坡长小于70 m时,土壤侵蚀模数随坡长增加不断增大,坡长对土壤侵蚀的影响稍大于坡度。广西土壤侵蚀强度以微度至轻度为主,各土地利用中耕地土壤侵蚀状况最严重,特别是15°以上的陡坡耕地对区域水土流失贡献最大。     

基于GIS的延河流域滑坡崩塌地质灾害空间分布及其引发因素分析

[目的]以更符合滑坡崩塌发生发展规律的延河流域为例,进行地质灾害空间分布及引发因素分析研究,为防灾减灾提供依据。[方法]依据区县地质灾害详细调查资料,建立GIS地质灾害数据库,包含地理数据、基础地质数据、地质灾害点数据和栅格数据。统计分析坡度、坡高、坡型、河谷发育期等引发因素;选取坡度、坡型、植被、河谷地貌、地层、降雨量、道路距离、居民点8因素,采用加权信息量法进行地质灾害易发性分区阐述地质灾害空间分布。[结果]坡高50~100m,坡度30°~45°易形成滑坡;老年河谷灾害点密度为壮年期的2倍,幼年期的3倍;凸型和直线型斜坡更容易产生滑坡和崩塌灾害,阶梯型和凹陷型斜坡稳定程度明显增高。延河流域滑塌高易发面积1 664.96km2,灾害点密度0.29处/km2;中易发3 102.02km2,密度0.10处/km2;低易发3 888.99km2,密度0.04处/km2。[结论]以流域为单位进行地质灾害研究,引发因素、空间分布规律更为明显,指导防灾减灾更加实用。     

云南山区城镇建设用地适宜性评价中的特殊因子分析

云南实施“城镇上山”战略的重要基础性支撑是开展山区城镇建设用地适宜性评价。其中的参评因子可分为特殊因子和基本因子2类。根据云南实际,将特殊因子归纳为7个,即:坡度（陡坡）、地质灾害、地震断裂带、重要矿产压覆、基本农田保护、生态环境安全、自然与文化遗产保护,并分别分析了这7个因子对云南山区建设用地适宜性的影响和“刚性”制约作用,进而将云南山区城镇建设适宜土地（简称山区宜建地）定义为:指坡度在8°~25°,并位于地质灾害高危险区、地震断裂带500 m范围区、重要矿产压覆区、基本农田保护区、生态环境安全控制区和自然与文化遗产保护区之外的缓坡地。这为云南省以及其他类似地区开展山区城镇建设用地适宜性评价、推进山地城镇建设提供了基础支撑。     

陕西省汉中市水土保持区划

[目的]在1986年汉中地区原区划的基础上,完成省级区划与地级市区划的链接,更深入结合汉中市的水土流失特点,与时俱进地为汉中市水土保持工作提供方向。[方法]采用叠图分析法,结合汉中市的自然条件、水土流失发生发展趋势等,将全市水土保持分区重新进行划分。[结果]全市共划分为4个区域:北部水源涵养生态维护区、中部人居环境水质维护区、西部水源涵养水质维护区、南部土壤保持生态维护区。[结论]北部水源涵养生态维护区应注重保护和合理开发天然林草资源,严禁乱砍滥伐毁林开荒,改陡坡轮垦为带状间作。中部人居环境水质维护区应注重护岸治滩,整治江河,继续搞好城镇绿化,建设高标准基本农田,优化生态农业环境,改善人居环境。西部水源涵养水质维护区应提高治理面源污染的能力,针对坡耕地、矿山开挖裸露面和草地等用地类型,做好治理及植被恢复工作,维护水源区水质。南部土壤保持生态维护区需在25°以上的坡耕地和部分缓坡地一定区域实行封山育林,退耕还林还草,使林草、土壤资源得到有效保护的同时,重点推广经济效益高,生态效益显著的经济林果。     

秦岭北麓城市新兴开发区生态系统服务价值变化

[目的]选取秦岭北麓典型城市区域陕西省西安市浐灞生态区为研究对象,从景观格局变化、生态服务价值两方面分析城市新区建设及可持续性,以期为城市生态建设提供决策参考。[方法]以遥感数据为基础,对研究区土地利用类型和景观格局进行定量分析,研究城市新区尺度下的景观生态系统和生态服务价值变化特征。[结果](1)2004—2014年,浐灞生态区城乡转换特征明显,农业景观比重显著降低,建设用地景观增幅达88.2%,生态景观增幅高达201.5%以上,区域"生态含量"明显提高。(2)生态服务价值以农田、绿地和水体景观变化较为明显,其中农田生态服务价值损失近65%,到2014年全区85%以上的生态服务价值来自于绿地和水体景观。[结论]浐灞生态区10a间生态用地动态变化强烈且持续,城市生态服务价值增加明显,反映该区在保障城市化建设的同时,有效且显著提高了环境质量,其生态建设政策有利于区域生态系统的建设和发展。     

巴基斯坦波特瓦尔高原土壤侵蚀调查报告

[目的]开展巴基斯坦的土壤侵蚀调查与典型单元的定量评价研究,旨在为巴基斯坦土壤侵蚀防治和了解泛第三极生态环境现状提供科学依据。[方法]在巴基斯坦北部的波特瓦尔高原,沿着穆里—伊斯兰堡—拉瓦尔品第—古杰尔汗—杰格瓦尔—保恩路线,选择了15个调查单元(12个小流域,3个矩形区),于2019年4月16—20日,对调查单元内的土壤侵蚀类型与特征、土地利用类型和水土保持措施等进行了调查。[结果]波特瓦尔高原的林地、草地整体土壤侵蚀较轻,以片蚀为主;土壤侵蚀主要发生在建设用地,开挖边坡、排土边坡、土路边坡和砖厂平台等人为形成的边坡和裸露平台在降雨和径流的作用下产生沟蚀;部分自然山坡因过度放牧,发生重力侵蚀和沟蚀。15个调查单元的平均土壤侵蚀速率平均值介于51.40～1 338.91 t/(km~2·a)之间。[结论]波特瓦尔高原的土壤侵蚀主要发生在建设用地,应对生产建设项目引起的土壤侵蚀进行监督治理,同时通过试验开发匹配的土壤侵蚀防治措施;北部穆里地区是巴基斯坦重要的水源涵养地,需要对该地区大量的建设项目进行合理的规划与审批,防止土壤侵蚀加剧,引起水质和生态环境恶化;应加强沟壑区溯源侵蚀的研究与防控,以保护农田,确保粮食安全;需加强对该区土壤侵蚀基础数据的采集,并对不同尺度的土壤侵蚀发生机理与过程进行研究,切实保障巴基斯坦土地资源。     

基于PLUS和InVEST模型的合肥市生态系统碳储量时空演变特征

[目的]为寻求“双碳”目标导向下的合肥市城市发展新方案。[方法]依据合肥市2000—2020年5期土地利用数据,在合肥市国土空间规划指引下,运用PLUS模型模拟得到2035年合肥市土地利用时空演变规律,耦合InVEST模型探究多情景下合肥市碳储量时空变化特征,并进一步挖掘土地综合利用程度对碳储量的影响。[结果](1)2000—2020年合肥市土地利用变化特征主要表现为耕地、林地减少,其中耕地为建设用地扩增主要来源。自然发展和农田资源保护情景的土地变化规律大致相同,主要表现为耕地、林地、水体减少;绿色汇增城市发展情景下,林地相比其余2个情景面积由减少转为增加。(2)2000—2020年合肥市碳储量逐年递减,其中2005—2010年碳损失最为剧烈。到2035年,自然发展情景、农田资源保护情景、绿色汇增城市发展情景碳储量分别为138.96×10⁶,140.13×10⁶,139.81×10⁶ t。农田资源保护情景下,碳储量明显增加区域最低,建设用地扩张减缓;绿色汇增城市发展情景下,林地由碳损失转为碳固持,是最具固碳潜力的发展趋势...     

黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应

[目的]对黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应进行分析,为该区水资源管理和生态建设提供重要的参考依据。[方法]测定并分析白草塬6种利用方式下0—10m的土壤水分,并基于土壤储水量、水分亏缺量及干燥化指数等指标评价土地利用变化的影响。[结果]6种土地利用方式0—10m平均含水量表现为:农地荒草地苜蓿地杏林地杏林柠条间作地杏林苜蓿间作地。土地利用变化对土壤水分的影响深度不同,苜蓿地与荒草地的影响集中在0—5m,而包含杏树的利用方式对土壤水分的影响向深层推进甚至可贯穿整个剖面。0—5m除农地外皆有重度土壤干燥化现象;5—10m包含杏树的利用方式干燥化程度较农地、荒草地和苜蓿地严重。[结论]农地转变为包含杏树的利用方式后对土壤深层水分有显著的影响,造成土壤水分储水量减少和干燥化现象严重。     

基于景观格局的陕北资源富集区生态脆弱性评价——以陕西省神木县为例

[目的]定量评价陕西省神木县生态脆弱性的空间差异,为区域土地利用规划和环境保护提供依据。[方法]选取景观分维数、破碎度、连通性和优势度、人类活动干扰强度、地形指数,从生态系统压力度、敏感性和恢复力3个方面构建评价模型,利用熵权法进行计算分析。[结果]各生态系统中,神木县林地的生态脆弱性最高、草地和耕地次之、水域和荒地最低;22个乡镇中,店塔镇和永兴乡生态脆弱性最高,大堡当和尔林兔镇最低。[结论]神木县生态脆弱性空间差异大,总体上由西向东、由南向北呈逐渐增大的趋势。景观分布格局,地形,矿区、居民点等人为干扰是影响生态脆弱性空间分异的主要原因。     

小兴安岭森林沼泽湿地土地利用变化对土壤活性碳组分的影响

[目的]以小兴安岭森林沼泽为研究对象,研究湿地经过人类活动开垦为农田,和排水造林,以及弃耕地的土壤活性碳组分,为深入了解土壤活性碳组分动态变化及其可能影响全球变暖的机制研究提供科学依据。[方法]选择小兴安岭森林沼泽湿地4种土地利用方式(天然沼泽、排水湿地、弃耕地、农田)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,对比分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物碳(MBC)、易氧化碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)的含量变化和比例关系,并用相关分析法分析土壤有机碳各活性组分之间的关系。[结果]不同土地利用方式土壤有机碳含量随土层深度增加而降低,总体上,在土壤剖面上,天然沼泽的SOC含量大于其他土地利用方式,其他3种土地利用方式之间差异不显著(p0.05)。不同土地利用方式下土壤活性碳组分(DOC,MBC,EOC,POC,LFOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,土壤活性碳组分含量顺序总体上呈:天然沼泽排水湿地弃耕地农田。4种土地利用类型土壤DOC占SOC的比例,在垂直剖面上,无明显规律变化。土壤SOC含量与DOC,MBC,EOC,POC,LFOC之间的相关性均达到显著水平(p0.05)。土壤DOC和MBC之间呈显著性正相关(p0.05),LFOC和POC之间呈极显著性正相关(p0.05),EOC与其他活性碳组分相关性均不显著(p0.05)。[结论]土地利用变化会对小兴安岭森林沼泽土壤活性碳组分产生影响,应该合理开发小兴安岭森林沼泽湿地。     

云南高原盆地城市水源地土地利用空间结构

[目的]探究云南高原盆地城市水源地土地利用空间结构,为该区城市水源地土地利用结构调整提供依据。[方法]以洛伦兹曲线和分形方法相结合,对云南省9个典型高原盆地城市水源地土地利用空间结构进行了分析。[结果]9个典型高原盆地城市水源地土地利用类型中建设用地、草地和未利用地当前分布欠缺合理性,很不均衡,而未利用地和水域的空间结构镶嵌程度复杂,稳定性差。[结论]各个水源地现存的土地利用空间结构缺乏从水源保护角度出发的统一规划,土地利用问题突出。     

基于系统动力学模型的扬州市土地利用结构多情景模拟与实现

[目的]对江苏省扬州市未来土地利用结构进行多情景预测模拟,并探索不同情景下各目标土地利用结构的实现路径,为土地利用规划方案制定与管理提供科学依据。[方法]采用系统动力学(SD)模型模拟土地利用系统开展研究。[结果]在不同情景下几类主要用地差异明显,耕地面积在耕地保护情景下较高,而在生态保护与经济发展情景下耕地缓慢下降;城镇工矿用地与交通水利用地面积在3种情景下均获得稳定增长,但经济发展情景下的增长快于其他2个情景;林地面积在生态保护情景下出现大幅上升,在另外2个情景下则基本保持不变甚至小幅下降。结合各情景指标设定可得出,耕地保护情景下,除控制城镇扩张占用耕地外,还要加强未利用地开发与农村居民点整理以补充耕地;生态保护情景下,则需加强植树造林、保护好具有丰富生态服务价值的水域、滩涂用地。[结论]SD模型不仅可模拟不同情景下土地利用变化,还可将土地利用与社会经济系统之间的复杂非线性关系显化,有利于土地资源可持续利用调控。