湘江流域干流水沙变化特征分析

运用Mann-Kendall趋势与突变检验、Sen 斜率估计和Morlet小波分析等方法，基于湘江湘潭站1960-2015年的水沙实测数据，分析湘江干流年径流量、水位和输沙量变化的趋势性和周期性规律以及突变特征，为湘江泥沙治理、防汛抗旱以及水资源开发与利用提供科学参考。结果表明：（1）湘江干流年径流量和水位平均每10 a增加1.54 %、0.04 %，增长趋势不显著；年输沙量平均每10 a减少16.49 %，呈现出显著的下降趋势。湘江中上游长期水土保持工程以及河道采砂活动是输沙量减少的主要原因。（2）在研究期内，湘江干流年径流量和水位没有十分显著的突变点，年输沙量在1998 a存在一个显著的突变点。对比1998年前后，水位与径流量、水位与输沙量的决定系数R2分别由0.66、0.31骤减至小于0.01，解释关系变为极差；径流量与输沙量的解释关系反而增强，决定系数从0.53增加至0.69。这些变化或与1998年湘江中下游特大洪水灾害事件及其后续高标准修筑防洪堤坝，加速推进水库闸坝和蓄滞洪区等水利工程建设相关。（3）湘江流域年径流量、水位和输沙量在长时间尺度上存在相似且稳定的27~28 a主周期，气候变化及降水周期性是主要影响因素；而在短时间尺度上，水沙要素的次周期性不显著且周期规律各异，流域内逐渐增强的高强度人类活动干扰是主要影响因素。     

近60年开都河源区径流演变及驱动因素定量分析

基于开都河大山口水文观测站径流量实测数据，利用Mann-Kendall趋势和突变检验以及累积距平法，分析开都河近60年的径流和降水演变规律，利用双累积曲线法定量研究降水和人类活动对开都河径流变化的贡献量。结果表明：（1）开都河年径流量波动较小，多年平均值、最大和最小值分别为35.44×108m3、57.09×108m3和24.61×108m3。（2）径流量整体呈上升趋势，以0.166×108m3/a的速率递增，于1995年发生由少到多的突变。（3）开都河源区降水年际变化较小，多年平均值、最大和最小值分别为271.48mm、406.6mm以及191.4mm，且在1998年发生突变。（4）在径流量增加过程中，降水和人类活动对其贡献率分别为68.2%、31.8%；影响量分别为4.71×108 m3和2.2×108 m3。研究成果为开都河源区水资源管理、利用和水土流失整治提供数据基础和决策依据。     

黄河下游湿地演变与实测径流相关性研究

探索不同类型河道湿地面积与水文站实测径流量的相关性，为黄河流域生态保护修复和管理工作提供支撑。选择黄河下游花园口-利津河段为研究对象，基于1986、1990、2000、2010和2020年5期遥感解译黄河下游湿地的类型、面积和格局，分析湿地动态变化及原因，结合黄河下游重要水文站实测径流量数据，探索黄河下游不同类型河道湿地面积变化与径流相关性。结果表明：（1）河流水面湿地为黄河下游河段湿地的主要组成部分，占湿地面积的45.9%~65.9%；（2）黄河下游河段的湿地面积从上世纪80年代至今虽然呈现萎缩趋势，面积减少约35.6%，但萎缩速度在不断减缓，湿地面积逐渐趋于稳定；（3）黄河下游游荡型、弯曲型和顺直型河段的湿地面积与径流量的相关性存在差异。游荡型和弯曲型河段河流水面面积与流量均呈正相关关系，但变化幅度不同，顺直型河段河流水面面积受流量的影响较弱，游荡型、弯曲型河段和顺直型河段滩地面积随径流量增大而减少，减少幅度各有差异，3种河段在不超过某一流量下，河流湿地的面积保持稳定，而超出一定流量范围后，湿地总面积均增加。     

洞庭湖水系水沙特性及参数间的相关性研究

研究洞庭湖水文泥沙参数间的相关性,分析泥沙的冲於演变规律,为正确评价洞庭湖的淤积特性和江湖淤积的有效治理提供理论支撑。基于湘潭站等9座重要水文站2002-2016年间的水文泥沙监测资料,系统梳理洞庭湖水系的水沙特性及水文泥沙参数间的相关性。研究表明:松滋西河、澧水和洞庭湖2016年的年径流量相比2002年增大0.3%～16.2%,其他河道降低2.9%～34.2%;资水的泥沙中值粒径2002-2016年降低57.1%,其他河道增大26.7%～300%;资水和洞庭湖2016年的年均含沙量、年输沙量相比2002年分别增大21.5%～22.2%、5.7%～40.6%,其他河道分别降低13.6%～82.9%、6.7%～88.8%;参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量-年输沙量、年径流量-年输沙量、年径流量-年均含沙量、年均含沙量-中值粒径、年输沙量-中值粒径、年径流量-中值粒径;东、南洞庭湖入湖泥沙量和淤积量在时序上分别下降29.9%、144.73%,出湖泥沙量、排沙比分别增大55.72%、113.7%;西洞庭湖入湖泥沙量、出湖泥沙量、淤积量、排沙比在时序上降低24.06%～88.24%。三峡水库蓄水拦沙的作用降低了洞庭湖的入湖沙量、淤积量,增大了排沙量和排沙比,有利于洞庭湖寿命的延长。     

1980-2018年扎龙湿地及乌裕尔河流域景观格局演变及其响应

研究扎龙湿地及其上游乌裕尔河流域的景观格局演变,为湿地生态系统的管理与保护提供参考。利用研究区内1980-2018年5期土地利用遥感数据,运用GIS空间分析和主成分分析法,分析了区域景观格局时空变化及其驱动力。结果表明：（1）耕地面积从1980年的8629.648629km2增加至2018年的9527.909528km2;水域面积、居工地面积和盐碱地面积分别增加45.7446、57.9358和18.4618km2;林地面积、草地面积和沼泽地面积分别减少231.90232、742.33743和46.1646km2。1980-2000年研究区域其他土地利用类型转移为耕地的面积1035.861306km2,草地转移为其他土地利用类型的面积845.85846km2,其他土地利用类型面积总体变化不大。（2）景观格局指数不稳定,沼泽湿地面积是扎龙湿地的优势景观类型,耕地是乌裕尔河流域的优势景观类型,除优势景观类型外各种景观类型破碎化严重,景观丰富度越来越低。（3）景观格局的变化是自然气候和社会经济发展共同作用的结果,社会经济变化中的人均GDP、第一产业值以及城镇人口数量是导致整个研究区域湿地景观格局变化的主要驱动力;年均径流量与扎龙湿地内部草地的变化正相关。     

基于土地利用动态变化的洱海流域上游生态系统服务价值分析

为探究洱海流域上游土地利用动态变化趋势及其与生态系统服务价值(ESV)的关系,以Landsat TM/OLI遥感影像为基础,解译得到2000年、2005年、2010年、2015年和2019年共计5期土地利用数据,运用转移矩阵、土地利用动态度、改进的生态系统服务价值当量因子等方法,分析洱海流域上游土地利用变化规律、生态系统服务价值动态趋势及其相互影响。结果显示:(1)耕地、林地和草地是研究区主要的土地利用类型和土地转换类型,其他用地动态度最高（13.76%）,草地最低（-2.17%）;(2)运用改进的价值当量因子核算研究区ESV,其一级服务功能为调节服务>支持服务>供给服务>文化服务,二级服务功能中,水文调节的ESV最高,维持养分循环最低;(3)20 a洱海流域上游林地和草地的ESV最高,总体呈上升趋势,林地、草地和水域是主要的贡献因子和敏感因子。林地、草地和水域分别在2000-2005年、2010-2015年、2015-2019年生态贡献率最高,为62.62%、64.12%、53.66%;(4)各地类转入转出变化与其ESV变化呈线性关系,林地、草地和水域面积的转入和转...     

星海湖湿地土地利用变化及其生态需水研究

星海湖是干旱地区典型城市湖泊湿地,其生态环境及生态需水量极大程度上受土地利用变化及相关政策影响。以星海湖湿地为研究对象,利用GIS-遥感技术解译影像,提取不同时期土地利用类型面积,通过水量平衡原理、FAO56Penman－Monteith法开展1996-2018年星海湖湿地湖泊及周边植被生态需水研究,旨在为石嘴山市的生态环境保护、水资源合理利用及优化配置提供科学依据。结果表明：（1）星海湖土地利用格局以水域为主,建设用地、草地次之。水域面积整体呈现增长态势,从6.42km2（占比6.42%）增加至43.11km2（占比43.11%）;区域植被面积仅在1996-2005年期间迅速增加,增加至20.68km2(占比44.35%),之后逐年减少,至18年植被总面积为9.21km2（占比19.64%）。（2）星海湖湿地生态需水总量整体呈增长态势,仅在2014年有所下降,在2018年生态需水总量达到最高：最小生态需水总量为13449.80×104m3,适宜生态需水总量为13674.34×104m3;1996年生态需水总量达到最低：最小生态需水总量为2177.11×104m3,适宜生态需水总量为2314.37×104m3。合理的土地利用配置及管理,对水资源合理规划管理及局部生态环境改善、维护区域生态安全具有重要意义。     

1956-2018年资江干流径流输沙演变规律与特征分析

研究资江径流泥沙演变规律与变异特征,了解资江干流径流变异与输沙量变化情况,为流域水资源可持续利用提供政策建议。根据资江流域干流主要控制站1956-2018年长时间序列径流量和输沙量数据,运用累积距平法、M-K法、集中度与集中期、小波分析法和均值差异T检验法等分析资江年径流量和输沙量的演变规律与特征。结果表明:(1)径流量不同年代时段的变化率-18.2%~25.8%,Z统计值为0.7058,径流量变化趋势不显著;而输沙量减少趋势较为明显,Z统计值为-5.0592,通过信度99%的显著性检验;(2)资江年径流量未发生明显的突变,而输沙量在1995年发生了突变;(3)资江径流存在第一主周期为26a的周期性,输沙量存在第一主周期为34a的周期性规律;(4)资江径流量变化存在1956-1966年、1982-1988年2002-2015年3个少水期,1967-1981年、1989-2001年、2016-2018年3个多水期,输沙量变化存在1956-1976年、1988-1997年2个多沙期,1977-1987年、1998-2018年2个少沙期;(5)径流量集中度为31.8%,输沙量集中度为73.7%,资江径流泥沙年内分配不均匀性特征明显。     

香溪河营养状态时空特征及其对景观发展强度的响应

研究香溪河流域景观强度指数对河流生态系统的影响,旨在拓展蓄水后水环境演变的理论,并为生态修复决策提供有效的依据。在香溪河河口、中游以及上游回水末端共布设了8个采样点,2014年2月到2019年12月进行了连续原位水质监测。基于采样点范围和距长江干流的距离将研究区域划分为T1和T2两个小流域,量化了不同流域景观发展强度,并分析了营养状态的时空变化。结果表明：（1）2014-2019年,T1流域的农田面积和不透水面面积分别增加了2.80%和0.11%,森林面积减少了2.84%,T2流域的农田面积和不透水面面积分别增加了2.84%和0.17%,森林和草地面积有所减少,两个流域的景观发展强度指数 均逐年显著增加,T2流域的LDI高于T1流域;（2）T1和T2流域的平均综合营养水平指数分别为42.03和46.21,两个流域的富营养化频率逐年增加,T2出现的频率高于T1,T1和T2流域的最大TLI（Comprehensive trophic level index,TLI）值均出现在2014年,分别为60.63、78.59,分别处于中营养、超富营养状态,TP和COD是重要影响因素;（3） LDI与T1流域的河流营养状态（r2=0.88,P<0.01）和富营养频率（r2=0.95,P<0.01）之间存在显著的正相关关系,T2流域的营养状态和富营养频率随LDI的增加呈增长的趋势,但在P=0.01水平上不显著。香溪河水体营养状态在小流域尺度对LDI有很好的响应,量化的人类活动模型可以解释土地利用覆盖多种组合的效应,为决策者提供了更加多样化的土地利用配置选项,以减少人为改造对自然环境的影响。     

近20a济南泉域水源涵养量的时空变化特征

为探讨济南市泉域范围的水源涵养量，利用Arcgis软件划定泉域范围，通过解译2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的Landsat遥感影像数据，获取范围内土地利用类型；基于Invest模型并结合气象、土壤、地形等数据估算泉域水源涵养量，分析了近20年来泉域水源涵养量和涵养能力的时空变化及影响因素。结果表明，与2000年相比，泉域内土地利用类型变化较大，其中耕地面积变化最大，减少了470.1 km2；城乡居民点和工矿用地增长较快，增幅为9.1%；林地草地面积也呈增长态势，增幅为4.1%，面积占比达到了32.3%。泉域水源涵养量为157.9～238.3 mm，均值为188.8 mm，受降水影响较大；泉域水源涵养率为23.5%～25.9%，平均为24.2%，水源涵养能力较低。时间上，多年水源涵养率基本保持稳定；空间上，南部山区水源涵养能力较之前有所提升，中部受城市化影响而下降显著。各土地利用类型水源涵养量从大到小依次为：林地>草地>耕地>未利用土地>城乡居民点和工矿用地>水域和湿地，水源涵养率分别为49.15%、30.32%、20.09%、17.69%、8.62%和8.31%。区域内水源涵养功能区以一般重要区为主，面积占比40%，极重要区内林地占比为94.62%。植被类型和气象因素是影响区域水源涵养的主要因素，应结合土壤类型适当调整植被配置。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染的影响研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明:相关系数R ²和Nash-Suttclife模型效率系数E _NS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

三峡库区小流域土地利用结构对土壤养分流失及水质影响

三峡水库生态屏障区土地利用类型及其结构快速变化,直接影响入库的土壤侵蚀、径流及土壤养分流失输出;研究土地利用结构对地表径流养分输出及地表水质影响,可为控制地表水质和水体富营养化提供基础数据。选取三峡库区低山丘陵区的秭归县兰陵溪小流域集水区,代表以林地(S1)、林地+园地(S2)、园地(S5)为主的典型土地利用结构,自动采集水样,常规监测及典型降雨径流过程连续监测,探究地表径流土壤养分氮磷浓度的动态变化过程。结果显示,雨季集水区间径流的氮素浓度存在较大差异,S5的氮磷输出浓度都显著高于S1和S2(P<0.05);集水区间径流的氮磷浓度变幅差异显著(P<0.05),氮磷输出浓度表现为S1相似文献   

基于分布式水文模型的藤条江河流土壤侵蚀研究

藤条江是南亚重要国际河流元江-红河的主要支流,流域地处高原山地,土壤侵蚀严重.利用分布式水文模型SWAT对藤条江流域的水文过程进行了模拟,采用2年的逐日观测数据对模型进行了率定和验证.径流模拟结果和实测数据相比,模型确定性系数和效率系数(纳什-克里夫系数)均高于0.75,表明SWAT模型对藤条江径流的模拟结果良好.使用率定好的模型,计算出流域年均土壤侵蚀量为94.39×104 t,约47％的流域面积处于中度侵蚀状态,流域的水土流失关键区位于红河断裂带南缘,需优先实施水土保持措施的行政区域对应云南省金平县.     

洋河水库流域面源污染负荷空间分布特征

为探究洋河水库流域面源污染的空间分布特征,基于气象、土地利用、农业管理等数据资料,计算2013年洋河水库流域农村生活污水、固体废弃物、畜禽养殖流失、化肥流失、水土流失污染和城镇地表径流污染6种污染来源中总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、化学耗氧量（COD）4个污染物指标排放负荷,并通过GIS空间分析反映流域内的污染分布情况。结果表明,畜禽养殖污染物排泄量对研究区污染负荷贡献最大,年产生量约51621.34 t,入河量2961.52 t,占比分别为92%和85%;从总量上看,洋河水库流域的面源污染负荷分布在西洋河支流区域范围;单位面积负荷量最大的区域是迷雾河支流区域范围。据此确定了西洋河和迷雾河流域为今后洋河水库流域面源污染重点治理的区域,此研究结果可为洋河水库流域面源污染防治及消减提供理论依据。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染影响的研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明：相关系数R2和Nash-Suttclife模型效率系数ENS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

基于SWAT模型的平原河湖水网区小流域径流过程模拟

模拟湖北省松滋市小南海流域径流过程,为未来运用SWAT模型诊断小南海流域面源污染问题提供技术支撑。小南海流域地处洞庭湖生态经济区最上游,是洞庭湖上游重要的生态涵养地。流域处于山地丘陵地区与平原河湖地区的交界地段,上游地区为山地丘陵区,下游地区为平原河湖区,水系结构和产流汇流过程较为复杂。该流域内无水文站点,水文资料缺失。选择了洞庭湖流域、鄱阳湖流域与梁子湖流域3个相似流域运用SWAT模型时所采用的水文参数,运用参数移植法确定了小南海流域的水文参数;对比基于DEM直接定义水系、使用Burn In功能对河网进行修正和Pre-defined streams预定义水系3种水系定义方法,选择最适合的Pre-defined streams方法按照现状进行水文模拟。模型划分了25个子流域,验证结果表明确定系数R~2与Nash-Sutcliffe效率系数E_(ns)均大于0.85,表明使用水系预定义法及参数移植法的SWAT模型模拟小南海流域径流过程是可行的。