基于SWAT模型的岷江上游流域土地利用变化对径流的影响

定量评估土地利用对水文过程的影响,对水资源规划和管理具有重要意义。本研究的主要目的是定量评估成都岷江流域径流对土地利用变化的响应机制。以成都岷江流域作为研究对象,基于GIS技术构建CMADS驱动下的SWAT模型来展开逐月径流模拟,并结合情景设置法,分别模拟研究区内不同土地利用情景下的径流过程,定量分析不同土地利用变化对流域径流产生的影响。结果表明：（1）林地、草地、耕地是成都岷江河流域的主要土地利用类型,随时间推移,仅有林地呈少量下降,草地面积保持不变,其余土地利用类型均有少量提高,其中建设用地、未利用地的年变化速率最快;（2）构建了适用于成都岷江流域的SWAT模型,率定期和验证期R2和NSE系数均在0.7以上,经过参数率定后的SWAT模型径流模拟效果较好,适用性高;（3）以2020年的土地利用现状为基准年,排除其他干扰因素,采用极端土地利用情景法,结果表明耕地具有增加径流的作用,林地和草地均具有拦截径流的作用,其中林地的截流作用更为明显。本研究可为指导该流域和类似流域的管理决策提供参考。     

基于CA-Markov模型的巴南区土地利用变化模拟预测研究

土地利用/覆被变化的模拟预测研究对于探索土地利用变化的规律与方向,实现区域可持续发展具有十分重要的意义.该研究以重庆市典型的城乡二元结构巴南区为例,将2005年、2010年、2015年TM影像解译数据作为数据源,在对巴南区土地利用现状进行分析的基础上,构建了CA-Markov模型模拟预测巴南区未来土地利用的变化情况.结果表明:(1)对2015年土地利用模拟结果与实际土地利用现状交叉验证,Kappa系数为0.9145,表明CA-Markov模型进行土地利用格局模拟可行;(2)2005—2015年间,巴南区土地利用类型面积总体上呈现出耕地和林地不断减少,建设用地持续增加,草地和水域变化不明显的变化趋势,究其原因是巴南区近年来城市扩建占用了部分耕地和林地;(3)预测结果显示,2015—2035年间巴南区建设用地面积变化最为明显,将由94.54km2增加到481.75km2,耕地和林地面积依然在持续减少.因此,应严格控制建设用地占用耕地和林地,尽量改造老城区以及提高土地利用集约度来缓解日益加剧的土地压力.     

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用/土地覆被变化对径流产沙的影响

该文以黄土丘陵沟壑区第三副区内的桥子东、西沟为例,分析不同土地利用/土地覆被变化对流域径流输沙的影响.研究结果表明,土地利用/土地覆被对年径流输沙有显著影响,治理流域比未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的年输沙率分别减少约44%、75%和86%;流域在土地利用后期(1995—2004年)比前期(1986—1994年)在平水年和丰水年的输沙量减少较大.从年内径流输沙变化来看,治理流域比未治理流域的减沙效应在5月和9月更为显著;而对于治理流域的两期土地利用时期,各月降水越多,后期时的流域月均输沙量比前期减少越多.暴雨洪水过程线和输沙过程线分析表明,土地覆被对流域暴雨洪水过程和输沙过程具有较强的调控作用.降雨和洪水流量频率分析表明,治理流域在前后两期土地利用时期,若具有相同频率分布的雨强,则任一重现期下流域后期土地利用时期的洪水平均含沙量小于前期.      

1990—2020年寻乌县土地利用及生态系统服务价值变化

探究长时间序列下江西省赣州市寻乌县土地利用变化特征及其对生态系统服务价值（ESV）的影响,对保障东江流域生态安全和改善区域生态环境具有重要意义。利用1990—2020年土地覆被数据,分析该时间段寻乌县土地利用的变化情况,并利用当量因子法评估寻乌县生态系统服务价值。结果表明,寻乌县主要土地利用类型为林地,其次为耕地,2种土地利用类型占寻乌县总面积的比例超98.0%。1990—2020年寻乌县林地和草地的面积总和总体呈下降趋势,耕地面积占比逐年增加,退耕还林还草面积小于耕地开垦面积。1990—2020年寻乌县生态系统服务价值总体呈下降趋势,ESV低值区主要分布在研究区的西南部、中部,ESV高值区则与研究区林地的分布较为一致。     

东江流域土地利用与土地覆被变化分析

以1985、2000年两期LandsatTM/ETM＋遥感图像和基础地理信息数据为基础,利用RS和GIS信息技术、空间分析技术和景观生态学方法,对东江流域15年来的土地利用/覆被变化进行了分析。结果表明,该流域土地利用以耕地和林地为主;15年来,林地大幅度减少,建设用地面积显著增加,耕地有所增加,水域和未利用地相对变化幅度不大;土地利用类型转移的主要方向是林地转化为耕地和建设用地、耕地转化为建设用地;流域土地利用变化存在明显的区域差异;流域景观多样性增加,破碎度加大,人类活动对流域土地利用格局的影响越来越大。     

基于RS/GIS岩溶区的土地利用/覆被变化及驱动力分析:以贵州省息烽县为例

为喀斯特地区土地资源的合理开发利用提供科学依据,以促进喀斯特地区生态环境和经济的可持续发展,以贵州省息烽县为研究对象,利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术获得2000—2015年土地利用/覆被的现状、动态度、土地利用/覆被类型转移矩阵等数据,结合经济、人口等统计数据进行土地利用/覆被变化及驱动力分析。结果表明:2000—2015年,息烽县草地、建设用地和林地面积保持持续上升,耕地和裸岩地面积持续下降,水域和园地面积先减少后略有增加,且转移面积一直很小;耕地主要转向建设用地、草地和林地,裸岩地转向草地;息烽县土地利用/覆被变化强度处于中等水平。人口增长、城镇化、经济发展和政策的共同推动作用是研究区土地利用/覆被变化的主导因素。提出了喀斯特地区土地可持续发展的建议。     

潮白河上游1961—2005年径流变化趋势及原因分析

基于潮白河上游流域内的气象资料和水文资料,利用时间序列对比法分析了1961—2005年该流域年径流变化特征和变化趋势,研究了气候变化和人类活动因素对径流变化的影响,揭示了流域径流变化的成因。结果表明:潮白河上游径流的年内分配极不平衡,年际变化大;年径流量总体上呈现出明显减少的趋势,20世纪90年代的流域径流量平均值仅为60年代的75.8%,减少幅度较大。通过分析认为:降水、气温变化不是造成年径流量显著下降的主要影响因素,流域径流量的减少在很大程度上受水资源利用、土地利用、修建水库以及跨流域调水等人类活动因素的影响。     

辽河流域土地利用/覆被变化

[目的]研究辽河流域土地利用/覆被变化特征对分析辽河流域生态环境变化及其驱动力因素具有重要意义。[方法]基于2000~2010年辽河流域16期土地利用遥感数据,对辽河流域10年间土地利用/覆被变化进行定量分析。[结果]耕地、草地和建设用地面积增加,林地、水域和其他用地面积减少;土地利用信息熵与均衡度均呈现减少趋势,土地利用系统混乱度增加,均衡性减弱;土地利用程度变化量及变化幅度均大于0。[结论]该流域土地利用处于发展时期。     

汉江上游流域水资源对未来气候变化的响应

采用SWAT分布式水文模型,结合汉江上游流域1961—1990年实测气象数据和CMIP5多模式RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的输出数据集,在对汉江上游流域径流模拟检验的基础上,分析未来气候变化对汉江上游流域水资源的响应。结果表明,SWAT模型能较好地模拟汉江上游流域径流变化。2011—2100年不同气候变化情景下,汉江上游流域多年平均降水、径流与基准期(1961—1990年)相比均呈增加趋势,增加幅度从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6,且降水量的增幅大于径流的增幅。3种情景下的多年平均月降水、月径流总体呈增加趋势,且在冬季(12月至次年2月)枯水期增加幅度较为明显。     

基于SWAT模型的阜平流域土地利用/覆被变化的径流响应

以阜平流域为研究区,基于1980、2005、2010年3期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵分析阜平流域土地利用的时空变化情况,并构建适用于阜平流域的SWAT分布式水文模型,定量分析土地利用变化对径流的影响。结果表明:1980—2010年林地和草地是阜平流域的主要土地利用类型,共占流域面积90%以上,1980—2005年各土地利用类型面积变化不明显,2005—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为林地,转换面积为1 007.55 km~2;通过敏感性分析,确定了10个敏感参数,在参数率定和模型验证期,R~2和Ens均大于0.80,说明SWAT模型能够较好地对阜平流域径流进行模拟;与2005年土地利用情景相比,2010年土地利用变化引起年均径流量减少0.44亿m~3/s,变化主要集中在7—9月,子流域1、11变化较大,主要位于流域东北部以及南部地区。     

气候和土地利用变化对松华坝流域水资源的相对作用研究

以云南省滇池松华坝流域为研究对象,利用分布式水文模型(SWAT)探讨了气候和土地利用变化对河道径流和总氮的影响及对水资源变化的相对作用,模拟分析了气候变化背景下两者相对作用程度的变化。结果表明:气候是流域内河道径流变化的主要原因,贡献率为63.1%～96.6%。土地利用对河道径流变化的影响整体上偏小,但是差异较大;在降雨减少或不变时土地利用的贡献率为12.2%～36.9%,在降雨增加时贡献率为3.4%～5.2%。从土地利用类型的变化来看,耕地减少和草地增加可增加河道径流量,反之则减少。气候和土地利用变化都是影响水体总氮变化的主要原因,贡献率分别为68.2%和68.5%,而两者对水体总氮的影响在不同时期差异较大。当总氮数量变化较大,或者减少量超过40%时,土地利用的贡献率比较大,而当总氮负荷增加或者减少幅度较小时,气候的贡献率比较大。土地利用类型和总氮变化量之间的相关性分析表明,耕地面积与总氮变化显著正相关(r=0.814),草地面积与总氮变化显著负相关(r=-0.895),而林地面积与总氮变化相关性不显著。     

河北农牧交错带土地利用变化及生态效应评价

利用1997~2005年土地变更调查数据,分析了河北农牧交错带土地利用规划实施以来土地利用的时空变化规律,依据R.Costanza等对全球生态系统服务价值的评估方法,对土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响进行了定量评估。结果表明:8年来河北农牧交错带土地利用变化使生态系统服务功能价值呈现出增加的趋势,增加值为56.6亿元,年均增长率为1.2%。这说明现行的生态建设工程在一定程度上改善了区域生态系统的服务功能,但由于研究区历史时期生态环境问题较为突出,所以今后的工作中仍要加强生物多样性的保护和荒漠化的治理,加大退耕还林、还草的力度。     

基于TM影像的永济市土地利用变化分析

利用永济市1990年和2008年两期TM数据,在遥感图像处理软件ERDAS IMAGINE的支持下,采用RS和GIS相结合的技术方法,通过土地利用动态度模型、土地利用程度时空演变模型的引入,定量分析了18年来永济市土地利用的时空演变。研究表明,该地区城乡居民建设用地增加非常快,耕地面积增加,未利用地大幅减少,林草地减少幅度不大,水域面积呈现萎缩的现象。18年间土地利用动态度变化较小,其综合土地利用动态度为1.73%,耕地和林草地年变化速度最慢,建设用地年变化速度最快,未利用地和水域年变化速度相对居中。土地利用综合指数分别是252.52和263.87,土地利用指数逐渐增大,从土地利用程度指数极限来看,该区域的开发程度已达到中等水平状态。1990~2008年土地利用程度变化量都大于零,反映该区域土地利用处于发展期。     

大余县土地利用空间格局变化分析

利用遥感技术与G IS技术,对遥感解译得到的大余县1990、2000年2期土地利用数据,在空间图形库系统支持下,从数量及空间变化两个方面对其进行分析,以及通过景观空间格局特征指标、空间转化类型及强度等,分析该区土地利用空间格局变化。结果表明：研究时段内,耕地、林地和水域面积减少,草地和城乡建设用地面积增加;景观多样性指数、破碎度指数和斑块伸长指数上升,同期景观优势度指数和均匀度指数下降;土地利用空间变化内在过程基本以耕地、林地、草地、水域、建设用地间相互转化为主导。     

香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响

选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。     

重庆市江津区土地利用景观干扰度时空变化

以重庆市江津区2007、2010、2015、2018年4期土地利用数据为基础，基于景观干扰度指数，借助ArcGIS空间分析功能，研究江津区不同土地分区景观干扰度时空变化，旨在为江津区合理利用和保护土地资源提供理论依据。结果表明:1) 2007-2018年江津区景观干扰度先增加后减小，2015年是干扰度变化的转折点；2007-2015年中、高景观干扰度范围持续扩张，景观干扰度呈增加趋势；2015-2018年中、高景观干扰度范围缩减，景观干扰度呈下降趋势。2) 研究期内江津区景观干扰度北部城镇高度发展区（Ⅰ区）＞中部传统农业发展区（Ⅱ区）＞南部农林生态涵养区（Ⅲ区），Ⅰ区主要以低、中干扰度为主，面积总比例达67.65%，干扰度变化最大，Ⅱ区低干扰度占优势，面积占比达56.75%，Ⅲ区是极低干扰度占比最大的区域，总比例接近30%。3)景观干扰度空间分布受坡度影响，低干扰度在各坡度范围内面积占比均较大，中干扰度主要在Ⅰ区和Ⅱ区S≤15°的范围内，面积占比均接近30%，高干扰度在Ⅰ区2°＜S≤25°的区域分布广泛，总比例近30%，在Ⅱ区和Ⅲ区所占比重较小，均在10%以下。为实现区域可持续发展，Ⅰ区和Ⅱ区应注重土地的集约利用，提高耕地质量，Ⅲ区应重点实施退耕还林，保护生态环境。     

喀什经济开发区土地利用动态变化分析

根据1977和2012年2期土地利用遥感数据,在GIS空间分析的基础上运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、土地利用重心移动模型研究了1977 ～2012年喀什经济开发区土地利用变化情况,并分析了研究区土地利用变化的原因以及合理性.结果表明,1977～2012年喀什经济开发区园地面积变化率最大,其次是城镇住宅用地面积,耕地、林地的变化速率也较大;草地和地表水资源用地重心向西南方向偏移较大,同时难以利用的荒漠化土地和盐碱地向水资源移动相反的方向偏移,林地和耕地顺水源向南偏移;驱动喀什经济开发区土地利用变化的因素主要是经济因素和人口因素,各种土地利用类型重心的移动方向与城市未来发展具有一致性和合理性,利于未来城市发展以及人民生活.     

艾比湖流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用/土地覆被的响应

基于遥感与GIS技术,运用中国陆地生态系统服务价值当量表,并结合艾比湖流域景观类型,分析了2001~2009年生态系统服务价值变化,探讨了干旱区内陆湖流域生态系统服务变化对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应。结果表明:艾比湖流域土地利用类型变化明显,综合土地利用动态度为6.84,其中从单一动态度得出变化最为明显的是耕地、荒漠、林地的扩大,草地和水体的较少;艾比湖流域生态系统服务价值整体变化不大,研究期间总价值由395.70亿元减少到390.14亿元,原因是草地、水体面积的减少,耕地、灌木和林地面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失大于收益;研究区生态系统服务价值的空间差异明显,2001~2009年生态系统服务价值发生变化最频繁的地区主要位于流域中部荒漠和绿洲交错带,这里荒漠面积扩大,生态系统服务价值明显降低,有向绿洲扩散的趋势。研究结果可为艾比湖流域国家生态保护区土地科学管理、保护与开发提供参考。     

2000-2010年非洲耕地利用格局变化及其生态环境背景分析

【目的】科学探明世界第二大洲--非洲的耕地资源禀赋、准确揭示2000-2010年耕地动态变化规律和过程,服务全球粮食安全。【方法】采用全球首套30 m空间分辨率地表覆盖数据GlobeLand30 的 2000年和 2010年耕地数据产品,在不同分析指标和空间尺度上分析10年间非洲耕地利用格局的总体变化、地理差异特征及其生态环境背景。【结果】2000-2010 年,非洲耕地总面积增加了1 540.63×10⁴ hm²,变化率为 7.42%;5个区域10年间耕地面积变化率从大到小依次是：中非（10.42%）、东非（9.49%）、西非（7.55%）、北非（6.74%）和南部非洲（4.86%）;耕地面积数量增加排在前10位的国家是尼日利亚、坦桑尼亚、苏丹、肯尼亚、莫桑比克、乍得、阿尔及利亚、赞比亚、津巴布韦和布基纳法索;耕地面积数量减少排在前10位的国家是科特迪瓦、马里、安哥拉、加纳、马拉维、突尼斯、布隆迪、卢旺达、刚果（金）和南非。2010年,非洲耕地复种指数为98.11%,10年间变化率为13.54%;2010年,5个区域的复种指数从大到小依次是西非（163.75%）、中非（148.01%）、东非（76.64%）、北非（75.20%）和南部非洲（57.56%）。耕地空间格局变化区域差异明显,耕地在各经纬度带上以增加为主,以东半球和北半球面积增加较多;新增耕地主要由林地、草地和灌木地等植被类型开发利用转入,分别占转出总量的 15.19%、66.37%和 11.20%,减少耕地主要转成为林地、草地和灌木地,转出面积分别占转出总量的 21.15%、61.19%和11.78%,新增的耕地面积远大于减少的面积。从耕地变化与生态环境因子之间的关系来看,耕地增减变化主要发生在年均温度为20-30℃区域和年均降水为600-1 200 mm的区域,以及500-1 000 m高原区间和坡度小于2°的平缓地带。【结论】2000-2010年,非洲耕地面积数量和空间变化剧烈,不同区域和国家的耕地变化存在明显差异。研究结果揭示了非洲耕地空间分布及时空变化特征,不仅可为分析全球耕地空间分布格局、揭示其地域差异和时空波动规律提供重要基础参考,也可为耕地增减变化比较集中的区域的政策导向、土地产权制度调整提供科学依据,服务全球粮食安全问题解决。     

典型喀斯特地区土地利用变化动态分析——以清镇市为例

以贵州典型喀斯特地区清镇市为研究区,讨论其农用地和建设用地从2000~2004年的动态变化过程,并运用灰色动态预测模型,对研究区耕地、建设用地的发展趋势进行预测。结果发现:清镇市二级地类综合土地动态度为0.53%;从2010~2020年耕地面积年均递减率为1.12%,高于2000~2004年的年均递减率1.02%;建设用地年均增长率为5.36‰,与2000~2004年的年均增长率2.66‰相比增长1倍多,如建设用地以2.66‰的速度发展,与清镇市未来的经济发展需求不相适应,应加大其建设用地的配置力度。