基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化，可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型，分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系，并模拟了2015年土地利用情景。结果表明，黑河流域以耕地和中覆盖草地为主；1985－2000年林地和农地减少，草地和建设用地增加，其他类型变化很小；林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型；土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势，因此，需加强耕地保护措施，推进退耕还林草工程，促进区域可持续发展。     

典型岩溶流域土地利用变化的水文响应

为了研究土地利用方式变化在典型岩溶流域产生的水文响应,构建了倒天河流域的SWAT模型,利用该模型探讨了不同土地利用情景下流域流量的变化规律和子流域产水量的变化规律及其调蓄能力分析,结果表明:参数率定后的SWAT模型在模拟倒天河流域月流量过程中表现良好,模型适用于该研究区;草地转为耕地会导致流域流量增加,调蓄能力减弱;林地向耕地、草地向耕地转化易改变子流域产水量,草地向林地的转化不易改变子流域产水量;林地向耕地、草地向耕地、草地向林地的土地利用转化均会导致子流域调蓄能力变弱,草地向耕地的转化对调蓄能力的改变尤为显著。研究成果对减轻岩溶区旱涝灾害,防治石漠化有重大意义。     

清江宜都段不同水文及土地利用情景下非点源污染研究

运用美国农业部开发的分布式水文模型SWAT,分析研究了清江宜都段在不同水文年、现状和2020年规划两种土地利用情景下的径流量和污染负荷。结果表明:1研究区域产水量由上游向下游递减,污染负荷产量的分布同产水量分布类似;2径流、总氮、总磷和降雨量有着直接的关系,随着降雨量的减少而减少;3在以退耕还林和城镇扩张为主要特点的2020年规划土地利用情景下,各乡镇所在子流域的产水量、有机氮、有机磷平均分别减少了2.5%、9.1%和20.3%;4对降雨和土地利用变化引起的流域水文变化进行对比,发现不论在年尺度还是月尺度下,降雨量变化对径流量、总磷、总氮的贡献率要比土地利用的变化大得多。     

塔里木河流域产水量时空分布及驱动因素分析

【目的】研究区域产水量时空变化及其驱动因素,为区域水资源的调配与管理提供理论支撑。【方法】利用In VEST模型模拟了2000―2015年和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量的时空分布并对驱动因素进行了分析。【结果】空间上,各流域多年平均产水量均集中分布在流域上游地区,平均产水量多在30 mm以上。2000―2015年和田河流域和开都-孔雀河流域产水量以下降趋势为主,而叶尔羌河流域则相反。降水对流域产水功能起着关键作用,和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量与降水呈显著相关性的面积占比较大,分别为73.99%、88.49%和71.11%。气温和降水是影响各流域产水量空间分布的主导因素,其q值都在0.4380以上;各流域两两因子之间的交互作用都存在着非线性增强;和田河流域人口密度与GDP、开都-孔雀河流域相对湿度与太阳辐射和风速、叶尔羌河流域GDP、人口密度与相对湿度之间差异显著。【结论】西北干旱区内陆河典型流域产水量主要受气温和降水的影响。     

赣江上游流域水土保持效益评价

以2015为基准年,参照《水土保持学》等标准对该流域在调水保土效益、生态效益、经济效益、社会效益、土地机会成本5个方面产生的成本效益进行计算,并综合运用市场价格法、对比分析法来进行赣江上游流域水保的效益评价。结果表明:2015年赣江上游流域水保措施产生的总效益为9.107亿元,其中生态效益经济效益社会效益调水保土效益,分别为6.484、3.778、0.876、0.468亿元,2015年该流域土地机会成本为2.499亿元;转化林地前的土地中非生产用地比例越高,NPV值(净现值)将越大,越具有经济效率。评价结果表明赣江上游流域水保措施在生态效益、经济效益方面作用明显,对于该区的环境保护和经济增长具有重要的作用。     

乌裕尔河流域土地利用变化及驱动力分析

土地利用变化是影响土壤侵蚀、社会经济发展等的重要因素。根据1985、1995和2000年3期土地利用TM遥感数据,运用地理信息空间分析及土地利用转移矩阵和动态度等方法,研究了乌裕尔河流域3个时期的土地利用变化特征及其驱动因素。研究发现:流域内土地利用以耕地为主,3个时期耕地分别占到总土地利用面积的66%、67%和70%左右;林草地面积则呈现逐年下降的趋势,所占面积比例由1985年的17.6%下降到2000年的13.9%,而建设用地、水域以及沼泽地面积变化不大。耕地占用林地、草地和沼泽地成为这3种土地利用类型面积减少的主要原因。近年来,土地利用变化速度加快,1995-2000年土地利用变化速度相对剧烈,1985-1995年耕地和林地年均变化速度分别为0.21%、-0.56%,而1995-2000年年均变化速度为0.64%、-2.65%。研究表明,自然环境因素决定该流域的土地利用空间分布格局,而土地政策的变化及人口的增加等人类活动很大程度上影响了土地利用变化的方向和速度。该研究可为流域土壤侵蚀产沙变化及水土保持提供借鉴,对于指导该区乃至整个东北黑土区土地资源合理利用具有指导意义。     

近60年赣江水沙变化及其驱动因素分析

近20年来,赣江流域输沙量明显减少,其变化将对鄱阳湖以及长江下游的泥沙运动以及泥沙冲淤变化等产生重要影响。根据赣江控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了赣江流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明：赣江外洲水文站输沙量存在显著的减少趋势;年降水量和年径流量没有表现出明显的变化趋势。输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份为1989年。同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化计算了赣江流域输沙量的减少量,定量分析了降水和人类活动对赣江流域输沙量的影响,确定了人类活动是赣江流域水沙变化的主要驱动因素。     

近六十年赣江水沙变化及其驱动因素分析

近20年来,赣江流域输沙量明显减少,其变化将对鄱阳湖以及长江下游的泥沙运动以及泥沙冲淤变化等产生重要影响。根据赣江控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了赣江流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明：赣江外洲水文站输沙量存在显著的减少趋势;年降水量和年径流量没有表现出明显的变化趋势。输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份为1989年。同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化计算了赣江流域输沙量的减少量,定量分析了降水和人类活动对赣江流域输沙量的影响,确定了人类活动是赣江流域水沙变化的主要驱动因素。     

基于LU-SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究——以黑河上游为例

【目的】揭示内陆河流域集水区土地利用/覆被变化对水文过程的影响及其成因。【方法】基于能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT模型,并结合控制变量法研究了黑河流域集水区黑河上游1990—2009年土地利用/覆被变化对地表径流、侧向流、蒸散发量、地下径流以及总产水量的影响。【结果】LU-SWAT模型对于黑河上游月、年出山径流模拟结果较好,其月径流模拟的纳什系数为0.93,相关性系数为0.94;其年径流模拟的纳什系数为0.83,相关性系数为0.86。此外,其对各个水文要素的模拟结果符合西北干旱区内陆河流域集水区的水文特征;1990—2001年黑河上游土地利用变化主要表现在林地的减少,而2002—2009年土地利用的变化除了林地和草地的增加之外,还表现在裸地的大面积减少;1990—2001年黑河上游地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势,而地下径流呈减少趋势,2002—2009年流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少,而地下径流量增加。在黑河上游,干旱条件下各水文要素对于土地利用覆被变化的响应更明显。【结论】1990—2001年林地的减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势而地下径流呈减少趋势的主要原因。2002—2009年裸地的大面积减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少而地下径流量增加的主要原因。     

基于CA-Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据,采用CA-Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20 a后的土地利用情况。结果表明:2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

伊通河流域土地利用结构特征及其动态变化

以吉林省伊通河流域为研究区,基于土地利用变化贡献率、土地利用动态度、信息熵、优势度、均衡度等方法和模型,分析了伊通河流域土地利用结构特征及其动态变化。研究结果表明:1旱地、城镇、林地和水田为伊通河流域主要土地利用类型;21995-2008年,伊通河流域土地利用结构变化特征主要表现为草地和水域面积减少,城镇和旱地面积增加;各土地利用类型动态度由大到小的顺序为:其他用地草地城镇水域水田旱地林地;31995-2005年研究区土地利用结构由无序向有序方向发展,土地利用结构均衡度增强,优势度减少;2005-2008年研究区土地利用结构由有序向无序方向发展,土地利用结构均衡度减少,优势度增加。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响研究

研究土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响。以1980,1990,2000年土地利用专题地图和横排头流域1980-2009年30a资料,通过GIS技术与Matlab相结合的手段,首先检验了基于Budyko假设的傅抱璞公式在研究流域的适用性,而后应用它分析研究了土地利用变化时的蒸散发规律。研究表明:不同土地利用的傅抱璞公式的v从大到小依次为耕地未使用地林地城镇草地;研究流域砍林使得多年平均实际蒸散发平均增加193mm,而造林使得多年平均实际蒸散发变化平均减少290mm。     

基于CA—Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据．采用CA—Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20a后的土地用情况。结果表明：2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

土地利用/覆盖变化对横排头以上流域径流的影响研究

在实际调查基础上,本文以1980年、1990年和2000年土地利用资料和流域内1980~2009年水文资料为基本支撑,利用遥感和地理信息系统技术,分析淠河流域横排头以上地区土地利用变化对径流变化的影响。结果显示,在研究区域内,草地面积持续稳定增加,耕地、水域、城镇用地和未使用地面积持续减少,林地面积先由大量增加到基本维持稳定。20世纪80年代以来,土地利用变化在不同阶段都使得年平均径流量增加。在年内分配上,汛期内总径流和地面径流减少,枯水期内总径流增加,地面径流略有减少;基流在所有月份均增加,而在汛期内增加更为明显。     

基于SWAT模型的济南南部山区土地利用优化研究

【目的】维护南部山区水源补给区良好的水循环条件和功能并建设济南水生态文明城市。【方法】应用SWAT分布式水文模型,选择Re、Ens和R2三项指标进行模型率定分析,再以20 km~2为步长模拟土地利用变化与径流和泥沙的关系,在此基础上建立以水文、水保和经济为目标的多目标土地利用结构优化模型。【结果】SWAT模型3项率定指标均满足要求,模型对研究区的径流和泥沙模拟具有较好的适用性;年径流变化量和年泥沙变化量与土地利用转化面积关系可以用二次函数式表示,单位面积林地转变为建设用地时,径流和泥沙流失量增加最大,草地转变为建设用地和耕地对径流影响最小,耕地转变为建设用地对泥沙流失影响最小;现状年和规划年的土地利用结构还应该进一步优化,林地、草地、耕地和建设用地面积分别为370.70、158.35、375.92和45.21 km~2,为最优土地利用结构。【结论】模型在济南南部山区适用性良好,能为南部山区合理利用土地资源、保护生态环境,保证济南水生态文明城市建设提供决策依据。     

基于改进SWAT模型的土地利用变化对流域设计洪水的影响研究

城市化进程会改变城市下垫面条件,影响地区产汇流过程,增加城市面临洪涝灾害的风险。为分析深圳市石岩流域土地利用变化对流域设计洪水的影响,对石岩流域1988、2002、2010和2016年的遥感影像图进行解译,分析该流域的土地利用变化状况;建立石岩流域改进后小时步长的SWAT模型,模拟该流域不同时期的土地利用下的设计洪水过程,并分析其变化趋势。结果表明:该流域28年间林地草地占比减少29%,耕地占比减少11%,城镇用地占比增加37%;随着林地耕地的减少和城镇面积的增加,不同频率设计洪水的洪量及洪峰均有所增加,且峰现时间也有所提前,2002-2010年期间增长幅度最大,其洪峰平均增长205.6 m3/s,洪量平均增加634.2万m3。该流域设计洪水受流域的城市化影响较剧烈,需要复核下游地区的防洪能力,以有效应对可能发生的洪水过程。     

土地利用变化对盘龙江流域产流过程的影响分析

基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,在盘龙江流域的水文过程模拟的基础上,分别采用1994、2000、2008年土地利用数据来定量评价盘龙江流域1994-2008年土地利用变化对流域水文过程影响。结果表明:①1994-2008年,在林地、农业用地面积减少,建设用地、草地、水域、裸地面积增加的影响下,盘龙江流域单位面积的侧向流和基流分别降低7.08和4.25 mm;地表径流、实际蒸发和潜在蒸发分别增加13.69、2.51和2.20 mm;径流总量共增加2.36 mm。②地表径流和侧向流与实际蒸发、潜在蒸发及径流总量相比,前者对土地利用变化的响应在雨季更为敏感,而后者则表现在旱季。     

永吉县2000～2020年土地利用变化及其驱动力分析

土地利用变化是反映人类对环境影响的重要指标,对其进行研究是人类实现对土地永续利用的重要手段。本文利用GlobeLand30所提供的研究区2000年和2020年两期遥感解译数据,在ArcGIS平台的支持下,综合运用单一土地利用动态度、土地利用程度和土地利用转移矩阵等研究方法对土地利用变化情况进行了刻画,并从自然、社会和经济三个方面对土地利用变化驱动力进行了分析。研究结果表明:该区域土地利用类型结构变化不一,草地、建设用地和林地变化幅度较大,耕地和其他地类结构相对稳定;研究区整体土地利用程度相对较低,有缓慢上升趋势;土地利用类型相互转换明显,其中,主要表现为耕地向建设用地转换,水体向湿地转换;驱动力方面自然和经济因素是土地利用变化的主要驱动力。     

柬埔寨洞里萨湖流域土地景观变化与人类活动关系浅析

利用GIS和RS技术,对柬埔寨洞里萨湖流域2003、2008和2013年土地利用数据进行解译,从土地利用的自然景观和人类景观两个方面,揭示洞里萨湖流域近10年的土地利用类型变化特征,并以研究期的柬埔寨国家法律体系和政策、经济变化特征为基础,结合实地考察调研,分析洞里萨湖流域土地利用景观变化与人类活动的关系,揭示人类活动对土地利用景观的影响及其程度。研究表明,受人类社会和经济活动的影响,柬埔寨洞里萨湖流域自然景观整体面积减少、人类景观面积整体增加,减少和增加的面积基本相等;自然景观中,减少以人类活动与自然交接区域的灌木林、疏木林和草地等脆弱的自然景观为主;人类景观中,增加以农业用地为主。洞里萨湖流域近十年的土地利用类型变化特征,说明了人类的社会和经济活动严重影响并左右着土地利用景观的变化趋势和程度。