基于模糊数学理论的川南地区典型小流域生态清洁度综合评价

[目的]评价川南地区典型生态清洁小流域清溪谷小流域的生态清洁程度,以期有效指导山区各级生态清洁小流域建设工程实施方案的制定,同时为类似区域生态清洁小流域建设及其效果评价提供科学理论与数据支持。[方法]依据科学性、代表性、可操作性、适用性等原则,结合清溪谷小流域的自然、社会和经济特征,采用模糊数学法和层次分析法构建川南地区清溪谷典型小流域生态清洁度的综合评价指标体系框架。[结果]清溪谷典型小流域生态清洁度的综合评价指标体系包含生态区、生产区、生活区3个子系统,初选沟道水文形态、农业用地比例、生活污水处理率等24项作为评价指标。流域水系整治及水土流失综合治理的生态指标所占权重为0.247,生态农业发展指标所占权重为0.373,人居环境整治所占权重为0.380。清溪谷典型小流域生态清洁度综合评价指数分值为0.772,达到"清洁"等级。清溪谷生态清洁小流域系统处于良性、协调、稳定的发展状态。[结论]通过生态清洁小流域建设,改善了当地农业生产条件,完善了产业结构调整,有效控制了面源污染,提供了洁净的水源、优美的生态和人居环境,促进了流域水土资源、生态环境和经济社会的可持续发展。     

湖南省小流域生态安全综合评价指标体系研究

该文通过收集整理湖南省小流域基础数据,结合实际调查完成对湘东、湘南、湘西3个区域11个典型小流域生态安全评价指标的筛选。基于小流域水土资源、生态环境及社会经济三个方面的复合表征,采用层次分析法、专家咨询法等方法建立可适用于南方红壤区小流域生态安全综合评价指标体系及评价模型。评价结果表明:(1)总体而言,湖南省各地区小流域生态现状评价为基本安全,湘西地区的生态现状安全程度要高于其他地区,具体次序为:湘西较好,湘南次之,湘东较差;(2)小流域生态安全综合评价指数分布与水土流失率分布范围有较好的一致性,水土流失率大的流域,其生态安全综合指数明显偏低,两者存在较强的负相关性;(3)通过小流域生态安全的障碍因素分析,影响湖南省小流域生态安全的主要障碍因素为土壤侵蚀量、水土流失率、水土流失治理率及人均纯收入等。     

小流域非点源污染模拟与生态修复影响评价

[目的]基于各流域场次降雨径流过程和非点源污染负荷模拟分析,评价小流域生态建设对密云水库流域水文过程和污染防控效果影响,为水源地保护、流域山水林田湖一体化修复和生态环境建设提供科学依据。[方法]以北京市重要饮用水源地密云水库上游蛇鱼川小流域为研究对象,利用EcoHAT-LCM模型和传统大尺度非点源污染模型相结合的模式进行模拟分析,并设置情景,分析评价小流域生态建设效果。[结果]随着场次雨量的增加,吸附态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐增加,溶解态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐减少。小流域内居民点具有小城镇级别的垃圾处理率和垃圾入网率时,农村生活N,P污染负荷可以削减28%;减少经济林的现有施肥量,农业生产活动的N,P污染负荷能够削减43.9%和48.9%。[结论]研究区域不同频次暴雨对吸附态N,P负荷的影响大于对溶解态N,P负荷的影响。生态修复措施对N,P污染负荷削减作用显著。     

裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素

[目的] 研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导。[方法] 以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素。[结果] ①研究流域土壤侵蚀模数具有显著的空间自相关性（Z值为136.87）,侵蚀强度高值聚集区主要位于基岩大幅出露的区域,低值聚集区主要分布在坡面。②以鲍家沟小流域为代表的裸露砒砂岩区典型流域,流域内的优势景观为裸露基岩景观,其次为大面积的沙棘林景观。③高值聚集区与斑块面积分形维数的关联系数最高（为0.774）,低值聚集区与坡度关联程度最高。[结论] 地形是导致植被景观破碎化并决定水力侵蚀强度的主要因素,而在地形平缓的地带,植被景观的联通程度则是限制水力侵蚀发生发展的主要因素。     

漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

东阳江流域生态系统健康评价

[目的]通过对东阳江流域生态系统健康进行评价,旨在为该区生态补偿体制的制订提供参考。[方法]参考环保部《流域生态系统健康评价技术指南》,建立水域生境结构、水生生物、水域生态压力、陆域生态格局、陆域生态功能和陆域生态压力共6大类17项评价指标,对东阳江流域29个评价单元进行生态系统健康评估。[结果](1)东阳江流域生态健康等级处于一般及以上水平,其中优秀、良好和一般的评价单元分别占6%,60%和34%。(2)水域生态系统健康的主要限制因子是水质质量指数;陆域生态系统主要限制因子为森林覆盖率、建设用地比例、重要生境保持率及水源涵养功能指数等。(3)山地丘陵地区流域生态系统健康等级高,平原与盆地地区健康等级低;上游健康等级高,中下游人口密集地区健康评价等级偏低。[结论]东阳江流域生态系统健康等级差异的根本原因是人类活动类型及强度的地区差异,而干流水质质量较差,建设用地比例高,点、面污染源排放量大是其主要的生态环境问题。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路。[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主导功能进行“四型”小流域治理模式配置。[结果]牛栏江流域上游保护区共划分9个子流域,确定4个水土保持分区;在各水土保持分区分别构建以生态安全型、生态景观型、生态经济型和生态清洁型为主的“四型”小流域治理模式。[结论]子流域可作为牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式配置的基本单元,水土保持主导功能可作为“四型”小流域模式配置的依据,提供因型施策、精准至区的水土流失科学治理模式。     

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化，探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控，以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料，采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征，采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性，辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大，分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加，主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小，加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化，径流深-输沙模数线性关系减弱，黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降，从而导致径流和输沙变化的不同步。     

基于LUCC的汤浦水库流域生态价值变化过程研究

[目的]探究水库开发建设及管理活动对汤浦水库流域土地利用及生态环境效应的影响,为水源地水库污染防治及运行管理提供参考。[方法]通过ENVI遥感解译水库流域从建库前至今5个不同时期的土地利用状况,分析水库流域LUCC转移矩阵和生态价值指数,并基于ArcGIS空间分析,对流域内主要污染监测控制区进行识别,同时对水库流域内现有居民搬迁后流域生态价值指数变化趋势进行预测。[结果]流域主要LUCC表现为林地—草地—林地;近20 a流域生态价值指数呈N字形趋势,在2008年达到最高,流域中部山地林区的生态价值指数高于其他区域且生态价值较为稳定;流域重点监控区应设在沿S212省道东西走向一段及王坛镇区域;逐步实施流域生态搬迁以后,流域相对生态价值指数上升趋势先慢后快。搬迁地的生态价值指数由0.015增加至0.081,相应的,全流域的生态价值指数提高11.2%。[结论]水库流域近20 a生态环境保护良好,退耕还林工程的实施以及人类活动是影响水源地水库保护区生境质量变化的主要原因。     

川中丘陵区小流域土壤侵蚀空间分异评价研究

将地理信息系统(GIS)技术Arc/Info与通用土壤流失方程(USLE)相结合进行了小流域土壤侵蚀量的估算。以盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站内的截流村小流域(简称截流村小流域)为研究对象,依据实地调查资料及地形、土地利用、土壤和植被等数据,建立了小流域空间数据库,利用GIS的栅格数据空间分析功能,将小流域空间离散化为10 m×10 m的栅格,在栅格内根据合适的USLE因子算法进行了土壤侵蚀量估算,进而对小流域内土壤侵蚀强度空间分异和小流域内侵蚀量进行了统计分析。结果表明,截流村小流域年均输沙模数为1244.7 t/(km2.a),侵蚀强度属轻度;坡耕地占流域面积的44.17%,年均土壤侵蚀模数为2195.0 t/(km2.a),其侵蚀总量占流域总侵蚀量77.93%,表明坡耕地是该小流域水土流失的策源地,小流域水土流失治理的关键是实现流域内坡耕地的合理利用。同时对于林地和小于10°坡耕地的侵蚀模数结果与相关研究仅相差19.8%和4.4%,证实了该模型的准确性和可靠性。     

美林湾小流域水土保持生态景观的规划设计

[目的]针对当前水土流失综合治理目标单一的现象,探讨小流域水土保持生态景观规划设计的理念和方法,为小流域水土流失综合治理提供借鉴,以获得更高的生态、经济和社会效益。[方法]以江苏省丹阳市美林湾小流域水土保持生态景观规划设计为例,在现状调查分析的基础上,进行规划设计方法研究。[结果]提出小流域水土流失综合治理应将水土保持功能与生态景观、观光旅游相结合的理念,并界定了小流域水土保持生态景观的相关概念。[结论]小流域水土流失治理应统筹兼顾,综合考虑水土保持、生态景观和生态旅游等功能。     

东北黑土区融雪径流对流域产沙的贡献及因素分析

[目的]揭示流域融雪期径流产沙特征及对全年总产沙的贡献,阐明东北黑土区影响融雪期产沙贡献的主控因素,并进而为东北黑土区流域综合治理提供科技支撑。[方法]基于东北地区203个气象站点数据以及15个流域水文站点径流泥沙资料,通过提取流域降水、地形、气候、土壤和土地利用等因子,采用多因素相关分析的方法,开展融雪期产沙贡献影响因素研究。[结果]东北黑土区不同流域年均降雪量占年均降水量的比例为3.7%～23.9%,空间分布差异较大,呈东南多、西北少的分布特点。融雪期径流深占全年径流深比例为13.7%～32.5%,融雪期产沙量对全年产沙量的贡献3.8%～23.47%,融雪期产沙模数占全年产沙模数的3.1%～35.9%,且它们空间分布规律性差。年均降水量、降雪量占降水量比例、融雪期径流深占全年径流深比例3个因素与融雪期产沙贡献在0.05的水平上呈显著相关。降雪量占降水量比例对流域融雪期产沙量和产沙模数的贡献率分别为25.41%和30.22%。最大高程对流域融雪产沙量和产沙模数的贡献率分别为24.36%和20.38%。[结论]东北区融雪期产沙对流域全年产沙有较大贡献,且受多重因素影响,未来应加强融雪期的侵蚀产沙观测研究。     

小流域植被覆盖与工程措施因子遥感监测研究

[目的]通过对长江委丹江治理工程重点项目区西河小流域植被覆盖与工程措施因子(CP)进行遥感监测研究,为丹江流域以及长江上游地区水土流失定量检测、土壤侵蚀综合防治和评价提供科学的决策依据。[方法]利用2010年丹江流域商南县西河小流域环境小卫星遥感数据,采用Erdas软件对遥感数据进行处理,得到影像中各类地物植被覆盖度。利用卜兆宏等水土流失定量遥感监测模型(QRSM模型)植被因子与植被覆盖度关系式算法,即用土壤流失量遥感监测植被因子算式开展计算和分析。[结果]西河小流域北部治理区和南部山区植被覆盖和工程措施因子值相当低;在河道两岸有局部区域出现了植被覆盖与工程措施因子高值区,主要是由于该区域居民房屋建筑和道路建设破坏了植被;中部人口集中的区域,治理程度较低,仅有较少区域出现植被覆盖集中连片高值区。[结论]影响水土流失众多客观自然因素中植被覆盖因子的影响最大,另一方面,人类过度开发利用土地资源引起陆地生态系统发生变化,因此研究水土流失应综合考虑地理、自然和经济发展,因地制宜,合理规划,确保经济持续稳定发展和生态安全。     

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...     

平凉纸坊沟流域水土流失影响因素及其相关关系分析

为了深入探讨黄土高原沟壑地区小流域水沙运动及水土流失规律,采用平凉市纸坊沟流域50a的降水、径流、泥沙观测资料和成果,建立数据库,采取数理统计、矩阵计算、分段对比、相关分析等方法对黄土高原沟壑区典型小流域纸坊沟流域的水沙特性及水土流失特点进行了分析,研究了流域降水、径流、泥沙基本特性及其变化规律和水土流失主要影响因素及其相互关系,建立了流域土壤侵蚀流失量与主要影响因素间的单因子数学模型,为同类地区小流域水土流失状况分析和径流、泥沙及水土流失量估算分析确立了简便方式。该文从其研究成果中提炼出了纸坊沟流域水土流失主要影响因子及其变化对土壤侵蚀流失量减少的影响程度以及土壤侵蚀流失量与主要影响因素间的单因子数学模型。     

三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀的关系

[目的]探讨三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀之间的关系,为保障该区防洪和生态安全提供依据。[方法]以三峡库区腹地中的开县、云阳县、奉节县、巫山县和巫溪县5个县作为研究区,基于遥感和地理信息系统技术,探讨小流域类型划分及其与土壤侵蚀之间的关系。[结果]研究区小流域类型可分为3种:(1)第一分水岭外已建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°的石灰岩分布区;(2)第一分水岭内小流域高程主要集中在300~800m高程带,15°~35°坡度段的泥页岩、泥岩及砂岩上,土壤侵蚀强度正在逐渐增加;(3)第一分水岭外未建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°坡度带的泥灰岩、泥岩上。[结论]第一分水岭外已建坝小流域其土壤侵蚀综合指数呈下降趋势,第一分水岭内小流域是需要重点关注和治理的地带,第一分水岭外未建坝小流域是进行水土流失治理的关键地带。     

北京市小流域水质水量监测现状与建议

观测小流域水质水量的动态变化,分析其现状及变化趋势,有利于摸清小流域水土流失和面源污染状况,为全面开展小流域生态建设和水源保护工作提供基本的数据支持;有利于开展生态清洁小流域水土保持效益评价和小流域水资源承载力研究,摸清小流域水体污染物产生的原因及污染途径,为防治污染提供技术支持。监测的内容主要包括地表水、地下水和污水的理化性质以及地表水的流量、含沙量等。介绍了北京市小流域水质水量监测的现状以及存在的问题,对今后我国小流域水质水量监测工作的开展提出了建议。     

基于DNDC模型的环渤海典型小流域农田氮素淋失潜力估算

为了定量评价流域尺度氮素污染的可能性并探明氮素污染的主要来源,以期指导农业生产实际保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)模拟的方法,以环渤海典型小流域——小清河流域为例,在GIS流域数据库支持下对该流域氮素淋失潜力进行了估算。研究结果表明,2006年小清河流域年均氮淋失负荷范围为10.44×103～36.86×103t,平均为23.65×103t。以当年氮肥投入总量222.2×103t计算,该流域平均氮素流失量占氮肥投入的10.6%。不同地区氮素淋失空间分布差别较大,与氮肥施用量的空间分布规律大体一致。其中,44%和27%的地区氮素潜在淋失量分别集中在20～40和>40～80kg/hm2,这些地区主要分布在小清河两侧沿岸及寿光市大部分地区,给流域水环境造成了较大影响。研究结果显示流域氮淋失存在较大的空间区域差异,根据不同地区的实际情况进行水氮管理,减少氮素的无效丢失十分必要。     

延安市宝塔区治沟造地工程的分布规律

[目的]研究延安市宝塔区治沟造地工程的分布规律以及影响因素,为之后的治沟工程提供科学方法和治理思路。[方法]基于高精度遥感影像和无人机航拍影像的目视解译,采用数理统计法和量化分析法,通过不同指标研究治沟造地工程的分布规律及影响因素。[结果]①在研究区内统计的31个流域中,17个流域治沟率在30%以上,随着流域平均高程增加各单流域治沟率呈线性增加;②统计单个流域内治理工程244个高程标记点的高程率,186个高程率大于0.38;③统计32个居民点的高程率,23个高程率低于0.4。[结论]治沟造地工程在整个研究区流域内的上游分布较多,下游分布较少;单个流域中治理工程多位于各个流域的中上游;坡度对治沟造地工程有影响,治理工程多分布于坡度本身缓和的支沟中;研究区内居民点的高程率较低,多分布于流域的下游,治沟造地工程对居民的生活区域没有大规模影响。     

北京《生态清洁小流域技术规范》的编制

为规范生态清洁小流域建设,北京市水务局组织编制了北京市地方标准《生态清洁小流域技术规范》。介绍了规范的编制过程、主要内容和特点。本规范主要针对需开展生态清洁小流域建设才能达到生态清洁小流域标准的小流域。