闽江流域不同土地利用情景下的径流响应研究

通过构建适用于闽江流域的SWAT分布式水文模型，结合情景设置法，分别模拟研究区内不同土地利用情景下的径流过程，以定量分析土地利用变化对流域径流影响。结果表明：（1）经过参数率定的SWAT模型，率定期和验证期的评价指标R²>0.9，NSE>0.8，|PBIAS|<10%，符合模型径流模拟要求，在闽江流域具有良好的适用性；（2）相比闽江流域现状土地利用情景，耕地储备、建设开发情景下流域年均径流量分别增加12.41%，22.89%；植被恢复、分区调控情景下流域年均径流量减少4.09%，1.61%，林地和草地类型能有效减缓地表径流，减小径流年际变化量，而耕地、建设用地类型产流作用明显；（3）结合涵养指数值及丰、枯水期月均径流模拟结果分析，研究流域内林地和草地类型涵养水源、调节径流功能显著，耕地和建设用地类型径流调节能力较差，但前者水源涵养能力相对优于后者；（4）以"闽西北区合理开发耕地，保护森林，闽东北区推广坡度工业"为依据设置的分区调控情景，既能有效减缓与调节流域径流，又能保证区域粮食产量与促进经济发展，实现生态效益与经济效益统一，为闽江流域科学高效、可持续的土地利用规划提供参考。     

东江流域2001-2013年土地利用/覆被类型变化的时空特征及成因

[目的]区分人类活动和自然环境变化对东江流域土地利用/覆被类型变化的贡献率,为优化流域土地利用方式、保护流域生态环境和支持粤港澳大湾区建设提供有益的信息和科技支撑。[方法]基于时间序列的遥感影像土地利用/覆被类型栅格数据,结合区域经济发展、土地利用评价指标体系和灰色关联分析,量化东江流域2001-2013年间土地利用/覆被类型变化的时空特征和成因。[结果]①随着时间推移,东江流域土地利用/覆被类型格局由常绿阔叶林、草地和耕地共同主导型转变为常绿阔叶林主导型;②研究期内不同土地利用/覆被类型变化差异明显,灌丛、混合林、常绿阔叶林和草地变化剧烈且相互之间转化频繁,水域、耕地和城镇用地面积变化相对平缓;③非城镇用地转化空间差异显著,耕地的转化程度表现为：下游 > 上游 > 中游;④人口增加、城市建设、技术革新和经济增长是推动东江流域土地利用/覆被类型发生变化的主要原因。[结论]总体来说,最近10 a多东江流域的土地利用/覆被类型变化有利于流域生态环境和水资源的保护,进而有助于粤港澳大湾区的建设。     

基于SWAT模型的南渡江流域土地利用/覆被变化的径流响应

为了探究热带岛屿性流域土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)的水文效应,以海南岛典型热带岛屿性流域南渡江流域为研究区,构建本地化SWAT模型,模拟流域水文过程及其对LUCC的响应,揭示流域径流的变化规律,对比不同土地利用类型的水文过程及调蓄能力,探讨了典型热带岛屿性流域LUCC的径流效应。结果表明:SWAT模型在南渡江流域的适用性良好,径流模拟对植被蒸散发、产生径流的坡面状况、土壤状况和地下水过程较敏感。不同土地利用类型对流域的产流贡献顺序为耕地>其他林地>橡胶林地; 耕地产流能力最强,其他林地和橡胶林地具有一定的截流蓄水作用。综上所述,与1990年相比,2015年南渡江流域河流径流量减少,流域LUCC导致的地表径流减少是河流径流量减少的直接原因,而蒸散发加剧是地表径流减少的主要原因。     

SCS-CN模型在巢湖流域地表产流估算中的应用

降雨径流是引起土壤侵蚀的主要动力,因此预测不同降雨及下垫面条件下的径流量是土壤侵蚀预报和水土流失治理的关键。应用美国原水土保持局开发的流域水文模型SCS-CN模型对巢湖流域降雨—径流过程进行模拟。在ArcGIS 9.2软件支持下,估算2002—2006年巢湖流域地表年径流量并分析了不同土地覆被类型的产流状况。结果表明,巢湖流域地表降雨径流年际变化较大,径流量变化范围为591.323～1 557.136mm。不同土地覆被类型产流能力依次为:城镇用地>水田>未利用地>旱地>农村居民点>草地>林地>灌木林。     

土库曼斯坦典型绿洲土地利用格局变化的地表热环境响应研究

基于遥感和GIS,选择两期遥感影像,对土库曼斯坦穆尔加布—捷詹绿洲的土地利用及其地表热环境的变化进行分析,探讨了不同土地利用类型的空间格局对绿洲热环境的影响。结果表明:2001—2011年间,研究区土地利用变化最显著的特征是耕地的扩大和其他用地的减少,耕地从2001年的4.84×10⁵ hm²增加到2011年的5.82×10⁵ hm²,其他用地从2001年的5.00×10⁶ hm²减少到2011年的3.88×10⁵ hm²;不同土地利用类型上的地表温度具有明显差异,各土地利用类型地表温度平均值排序为:沙地 > 其他用地 > 盐碱地 > 耕地 > 林地 > 草地 > 水域;以耕地为突出特征的土地利用变化影响区域热效应的效果较为显著,具体表现为绿洲热环境效应减弱,冷岛效应增强。     

基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究

为定量分析土地利用类型变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过分析丹江流域近20年来的土地利用变化,并设置3种不同土地利用情景模式,探究了土地利用类型对流域径流的影响作用。结果表明:SWAT模型率定期和验证期的决定性系数R²和纳什效率系数NS分别为0.8,0.73和0.86,0.78,适用于丹江流域径流模拟。2000—2020年,丹江流域土地利用变化引起的径流变化为-0.18%; 情景1中,把林地、草地全变为耕地的情况下,模拟的年均径流变化率为61.65%,情景2中,把耕地和草地全转换为林地的情况下,模拟的年均径流变化率为-12.69%,情景3中,把耕地和林地全转换为草地的情况下,模拟的年均径流变化率为24.24%。耕地对径流深度的影响系数为0.26 mm/hm²,林地对径流深度的影响系数为-13.35 mm/hm²,草地对径流深的影响系数为-0.01 mm/hm²。由此得出,耕地对产流起促进作用,草地和林地对产流起抑制作用。为维护丹江流域生态环境,增强丹江流域径流供给,应科学开发耕地资源。     

土地利用和气候变化对嘉陵江流域水文特征的影响

以嘉陵江流域为研究区,通过模型校准与验证得到适宜于该流域的SWAT模型,在综合考虑土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,模拟了不同情景下的主要水文要素。结果表明:(1)1985—2005年,流域林地减少,城镇和农村居民用地增加;草地和工业用地在上游减少,中下游地区增加;耕地在上游增加,中下游地区减少。流域总体呈暖干化趋势,上游地区水热条件的变化较中下游地区大。(2)与1976—1995年相比,土地利用和气候变化共同作用使地表径流增加,地下径流、土壤含水量、壤中流、实际蒸散发和产水量减少。其中,气候变化对流域水文过程的影响大于土地利用变化。林草地具有明显的水土保持作用,耕地在水土保持和水源涵养方面呈负贡献。RCP8.5情景下年平均产水量较RCP 4.5情景高,但长期来看,RCP 4.5情景对降低地表径流和实际蒸散发,增加地下径流、壤中流和产水量的作用优于RCP 8.5。(3)土地利用和气候变化对流域地表径流的影响较大,对中下游的影响大于对上游的影响。     

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...     

华北土石山区土地利用/土地覆被变化的水文响应研究——以张家口云州水库流域为例

以张家口云州水库流域为例研究华北土石山区土地利用/覆被变化的水文响应.收集研究区1968年、1980年和2000年遥感影像.采用MaptGIS解译得到不同时期的土地利用网,采用ArcView分析获得空间数据和属性数据.并利用研究区逐日降水量和径流量数据,分析不同土地利用时期的水文响应.结果表明:华北土石山区土地利用变化对流域年径流具有显著影响.1981-2000年间植被条件较好的土地利用较1968-1980年间产流有所减少,多年平均径流系数下降了22.22%.在相同的降水条件下,根据不同土地利用降水与径流的拟合曲线进行预测,发现1981-2000年间土地利用产流比1968-1980年间减少了15%～3O%.不同土地利用在相同降水条件下的产流仅在生长季节具有明显差异,也就是说土地利用变化对产流的影响具有季节性,在枯水季节无显著影响.植被条件好的时期产流能力明显下降.     

三峡库区典型流域硝态氮输出特征及归因分析

为研究流域硝态氮来源、输出特征及驱动因素,应用SWAT模型对三峡库区梅溪河和大宁河流域径流和硝态氮负荷进行模拟,进而解析流域水文过程及硝态氮来源,并基于随机森林模型量化了不同影响因素（气候、土地利用、土壤类型、地形）对径流和硝态氮负荷的影响程度。结果表明：（1）不同土地利用类型间硝态氮负荷差异显著,年负荷强度表现为园地（20.41 kg/hm²）>旱地（12.51 kg/hm²）>水田（10.31 kg/hm²）>建设用地（7.09 kg/hm²）>林地（0.62 kg/hm²）>草地（0.46 kg/hm²）,旱地是梅溪河（80%）和大宁河流域（67%）硝态氮输出的主要来源;（2）梅溪河和大宁河流域基流系数分别为67%和62%,基流是硝态氮主要运移途径,分别贡献68%和60%的硝态氮输出;（3）径流分配和硝态氮输出具有明显季节变异性,旱季基流对2个流域径流和硝态氮的贡献均在70%以上,雨季地表径流输出的硝态氮分别占36%和42%;（4）降雨量是影响总径流的主要因素,土壤类型是影响地表径流和基流的主要因素;土地利用是影响不同径流途径硝态氮的主要因素,其次是土壤类型,二者相对重要性之和大于70%。综上,环境土地利用冲突是造成硝态氮流失的根本原因,源头控制仍是三峡库区面源污染防控的关键环节;在地表径流控制的基础上亟待纳入旱地和园地基流途径控制策略。     

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。     

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。     

RS与GIS支持下的土地利用及植被覆盖变化研究

利用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术，对泰国北部山区1985－1995年土地利用及植被覆盖变化进行了定量研究，并以Mae Uam子流域为例研究了各类用地的地形分布状况及其变化趋势。结果表明，10年间流域内森林面积减少，而耕地、裸地、草地和城镇建设用地 增加且这些变化主要发生在地势较为平坦的地形范围内，在高坡度地区土地利用变化较小。     

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。     

1980—2020年渭河中上游流域土地利用演变及其对径流的影响

[目的] 研究渭河中上游流域不同土地利用情景下径流的响应规律,为渭河中上游流域的发展规划及水资源管理提供科学支撑。[方法] 基于1980—2020年土地利用数据,分析流域40 a的土地利用变化特征,并结合SWAT模型,设置5种历史土地利用情景、两种综合土地利用情景和3种极端土地利用情景,探究径流在不同土地利用情境下的响应。[结果] ①流域40 a间耕地、水域及未利用土地面积逐渐减小,林地、草地和居民用地面积逐渐增加。②1980—2020年共5个时期模拟年均径流深分别为72.24,72.27,72.31,71.86,72.25 mm,退耕还林、退耕还草、耕地型、林地型及草地型模拟年均径流深分别为68.59,69.70,72.60,64.81,66.82 mm。[结论] 40 a间土地利用类型的变化对渭河中上游流域径流的影响小于10%;退耕还林、退耕还草对径流主要起抑制作用。在3个极端土地利用情境下径流大小为：耕地型＞草地型＞林地型,且耕地型与林地型、草地型情境下的差异明显。     

基于SWAT模型的西辽河流域自然湿地演变过程及驱动力分析

基于SWAT模型模拟、景观转换分析、地理探测器计算等方法，使用气象观测、数字高程模型、土地利用遥感监测、植被指数等数据，以西辽河流域为研究对象，划定流域边界，分析1980-2015年西辽河流域的面积变化和景观动态变化特征，研究自然和人为因素对湿地变化的驱动效应。结果表明：1980-2015年西辽河流域湖泊和沼泽面积均呈下降趋势，多数土地利用类型侵占过沼泽和湖泊，其中耕地侵占的面积最大；1980年以来西辽河流域经历了干-湿-干的变化过程，大部分时间为干生生境；2000-2015年西辽河流域沼泽湿地生长季NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）平均为0.30，年GPP（Gross Primary Productivity）平均为257.73 g/(m2·a)，均呈极显著上升趋势；湖泊面积、沼泽湿地面积和径流深度的变化与降水量和蒸散量的相关关系极显著，NDVI和GPP与生长季积温的相关关系极显著；自然因素对湿地变化的影响要大于人为因素，降水量是西辽河流域湿地变化的主要控制因子，降水量和蒸散量的协同作用对湖泊、沼泽和径流深度变化的驱动能力q＞0.70。该研究可为湿地农业综合开发和可持续发展提供科学参考。     

鄱阳湖区土地利用与景观格局变化研究

通过获得的遥感数据资料,运用地理信息系统的空间分析和数理统计功能以及景观分析软件Fragstats分析了鄱阳湖区1985—2005年的土地利用变化特征及各种土地利用类型之间的转化情况和景观指标变化特点。结果表明：（1）鄱阳湖区在1985—2005年土地利用变化的特点是：耕地与水域的变化情况完全相反;其次是建设用地持续增加,而其他土地利用类型的变化幅度不大;（2）从整体上来看,耕地与水域之间实现转换,而建设用地的增加主要来自于耕地;同时,鄱阳湖区的土地利用变化在空间上存在着很大的差异性;（3）从景观格局指数的变化来看,鄱阳湖区的景观异质性程度在逐渐提高,土地利用向着多样化和均衡化的方向发展。     

快速城镇化地区土地利用演变及驱动机制——以巢湖流域为例

[目的]探究巢湖流域土地利用演变特征规律及驱动机制,为实现区域土地资源的优化配置和社会经济的可持续发展提供理论依据。[方法]收集巢湖流域及区县1996—2014年土地利用变更调查及社会经济统计年鉴,运用土地利用数量、程度及空间差异计量模型,以及主成分分析法,采用数据统计软件,模拟巢湖流域土地利用变化演化规律及其驱动因素。[结果]近20a来巢湖流域各土地利用类型均发生变化,但不同土地利用类型变化的总量、变化幅度和变化速度却存在明显差异,耕地、园地、草地减少较为突出,林地略有增加,其他农用地减少将近1/2;建设用地总量增长幅度更大,特别是城镇工矿用地及交通基础设施用地增长迅猛,农村居民点用地略有减少;巢湖全域土地利用程度自2004年之后呈现逐年上升趋势,合肥市辖区及周边县域土地利用开发程度较高,其他区域相对较低;耕地减少率金安区、瑶海区、肥西县、含山县居前,城镇用地增加率肥西县、长丰县、巢湖市位于前列;投资拉动、经济发展、工业推进、人口增加及城镇化是巢湖流域特别是近10a多土地利用变化的主要驱动因素。[结论]巢湖流域加快建设长三角世界级城市群副中心城市及生态文明先行示范区,需进一步优化土地利用空间格局,盘活建设用地存量,提高建设用地效率,走资源节约型与环境友好型的土地利用模式。     

尉犁县土地利用/覆被变化的区域生态系统服务价值变化

基于尉犁县1993年、2001年、2009年和2017年的遥感影像数据,采用中国陆地生态系统服务价值测算方法,结合研究区实际情况,对生态系统服务价值系数进行了修正,分析了尉犁县土地利用/覆被变化导致的生态系统服务价值变化。结果表明:1993—2017年,尉犁县不同土地利用类型面积总体呈“六增三减”态势;即耕地、建设用地、水域、湿地、盐渍化地与沙漠面积有所增加,林地、草地与未利用地面积有所减少;尉犁县土地利用生态系统服务总价值总体呈增加趋势,从1993年的173.61亿元增加到2017年的206.30亿元,增加了32.69亿元。在整个研究时段内,研究区各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献大小从高到低依次为湿地 > 草地 > 未利用地 > 沙漠 > 水域 > 林地 > 耕地 > 盐渍化地 > 建设用地;敏感性分析结果表明各土地利用类型敏感性指数均<1,表明各土地利用类型生态系统服务价值对生态系统服务总价值的影响较小,缺乏弹性,研究结果可信。     

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。