土地利用/覆被变化对水资源影响的研究综述

国内外对土地利用变化的研究越来越重视,尤其是对土地利用变化所产生的效应的研究,其中对水的生态效应的研究内容主要包括土地利用变化对产水量、水质和地表径流的影响,但总体而言,这方面的研究仍缺乏统一的指标体系,研究不够系统全面,未来发展应当结合GIS和RS等技术完善模型和指标体系的构建,为决策者提供更加直接有效的依据。     

潋水流域产水产沙自然过程的计算机模拟Ⅰ.数学模型体系与参数输入

使用流域尺度土壤和水资源管理模拟模型SWRRB（包括198个数学方程）,对面积为579.3km2的江西潋水河流域的产水量、产沙量等自然过程进行了计算机模拟,获得了较好的模拟结果.模拟成功的关键是：（1）将流域划分为多个亚区;（2）精心而周到地准备输入参数;（3）按各输入参数对各输出参数影响大小的顺序进行充分的实验和参数调整以达最佳结果.文中对亚区划分和地形要素、气温、降雨、土壤特性和径流曲线系数的赋值给予了较多的注意.     

黄土高原沟壑区典型小流域土地利用变化对产水量的影响——以陕西省长武王东沟流域为例

对黄土高原沟壑区长武王东沟流域土地利用变化对产水量的研究结果表明，王东沟流域土地利用变化主要特点是农田、草地面积所占比重减少，而林果面积迅速增加。同样降雨类型1996年和2010年流域下垫面的产水量分别比1986年少产水5747m^3及5914m^3。产水量的减少使该流域汇入河流的水量减少，土壤蓄水量增加，有利于流域生态环境的持续发展。     

未来气候情景内蒙古蒸散和产水量的变化特征

评估预测区域蒸散变化趋势及其影响因素对干旱半干旱区的可持续发展至关重要。基于4种来自CMIP 5的全球气候模式数据和CLM 4.5模型,研究了在RCP 6.0和RCP 8.5情景下内蒙古地区2020—2099年的蒸散和产水量的时空变化特征及其影响因素。结果表明：在RCP 6.0和RCP 8.5情景下,未来内蒙古蒸散分别以0.37,0.69 mm/a速度增加（p<0.05）,呈西低东高分布。2种情景下产水量均无明显变化趋势（p>0.05）,但是存在明显显著的空间差异。空间上看,到21世纪末,在RCP 6.0情景下,全境产水量大部分地区呈增加趋势,在南部温带半干旱和半湿润区增加超过10 mm/a;但是在RCP 8.5情景下产水量减少区域占全境的46.32%,特别是干旱半干旱区和半湿润区产水量显著减少。蒸散影响因子存在较大区域差异,干旱半干旱区蒸散变化的主要影响因素是降水,半湿润区蒸散变化受降水和温度的共同影响,湿润区蒸散变化由温度主导;且在更高的升温情景下,增温影响进一步增加。同时,植被也是蒸散重要的影响因子,但其影响程度小于气候因子。     

石羊河流域草地覆盖与其生态服务功能变化

草地生态系统容易受到环境变化影响,研究草地覆盖及其生态服务功能变化具有较重要的意义。本研究以石羊河流域为研究区,基于遥感数据和InVEST模型,定量估算了2000年以来草地覆盖变化以及产水量、土壤保持、固碳等服务功能,并探讨了草地覆盖变化对生态系统服务的影响。结果表明,2000–2015年间,石羊河流域草地覆盖面积明显减小;草地产水量呈先减少后增加趋势,土壤保持与固碳服务呈减少趋势;除草地覆盖与流域中游产水量无显著相关关系(P 0.05),与下游土壤保持呈显著(P0.001)负相关关系外,与其余不同尺度不同生态系统服务间均呈显著(P0.001)正相关关系;石羊河流域上游草地植被显著减小,引起草地生态系统服务能力下降;改善上游的草地生态系统质量对于提高全流域草地生态系统服务具有重要意义。     

城市污泥生物干化过程的有机质转化与产水规律

城市污泥生物干化期间,微生物降解有机质产生水分,影响最终的干化效率。该研究采用自动控制技术进行城市污泥生物干化,测定了干化过程不同阶段的有机质组分转化,并通过水分平衡方程计算了污泥干化过程中堆体的产水量,研究了干化过程的产水规律。结果表明,第1次高温期是有机质降解最快的时期,日均降幅达6.68 kg/(t·d);生物干化完成时,有机质中的易降解有机质(易水解物和脂类)比例由49.91%降至37.94%,腐殖酸的比例由39.34%升至54.14%;堆体总产水量为61.80 kg/t,产水速率排序为:第1次高温期升温期第2次高温期降温期,其中第1次高温期日均产水速率达6.51 kg/(t·d),该时期也是有机质降解速率最大的时期。整个生物干化过程中,堆体产水量与蒸发量的比值为1:6.7,产水量远低于蒸发量,各阶段的产水量变化可为优化生物干化工艺提供参考。     

基于InVEST模型的南北盘江流域产水量时空变化研究

[目的]研究南北盘江流域产水量的时空变化特征以及不同土地利用类型、土壤类型和地形之间的产水功能差异,以期为流域内水资源有效管理和生态修复提供科学参考。[方法]基于InVEST模型定量评估了2005—2020年南北盘江流域产水量的时空变化特征、内部差异性及植被恢复对该地区产水功能的影响。[结果] 2005—2020年流域内的平均产水总量小幅波动,在空间上呈现东北部与中部高,西南部低的趋势,总体产水格局与降水量时空变化具有空间吻合性。在不考虑降雨量显著变化的情况下,耕地与草地面积减少是导致流域内产水总量呈现出小幅波动下降趋势的主要原因。各土地利用类型中产水能力最强的类型为建设用地,其次分别为裸地、耕地和草地。常绿针叶林与灌林地的产水能力较弱。流域内的产水能力随海拔升高而逐渐降低,土壤以产水能力较强的黄壤与红壤为主。该流域产水高值区主要集中于低、中海拔,以黄壤与红壤为主的东北部与中部区域;低值区主要集中于高、较高海拔,分布着大量石灰(岩)土和紫色土的西南部。[结论]该流域产水量空间格局有一定变化,其产水高值区有向东、东北偏移的趋势。土地利用类型、气象因子、土壤质地、地形等因素对产水功能空间异...     

基于NSGA-Ⅱ和GeoSOS-FLUS的喀什地区土地利用空间多目标优化

[目的] 对喀什地区进行土地资源的空间优化,为该区社会和经济的可持续发展提供理论支持。[方法] 设置了粮食安全、经济效益和生态效益(固碳量、产水量和土壤侵蚀)作为算法的多目标函数,通过NSGA-Ⅱ算法能够得到较为科学的土地利用数量结构优化,再通过GeoSOS-FLUS模型根据数量结构优化结果、自然条件和经济因素模拟土地利用空间优化。最后,通过Fragstats 4软件对优化结果进行景观格局分析。[结果] ①在3种优化结果下,GDP、固碳量、粮食产量都比未优化前多,土壤侵蚀有所降低。产水量只有在生态效益优先情况下提高了。②2005—2020年,耕地、建设用地都有不同程度的增加,水域、林地和未利用地都有不同程度的减少。③通过Fragstats 4对2020年土地利用数据、经济优先、生态优先和生态经济协调发展下优化结果进行分析。相对于优化前,3种优化结果下的香浓多样性和散布与并列指数都有所提高,斑块凝聚度和景观多样性也提高了。[结论] 6种土地利用类型在景观中呈均衡化趋势分布,草地过渡型的土地利用类型有所提高。优化后的土地资源能够较好地满足喀什地区生态可持续发展,其布局更加合理,为该区未来的土地资源的配置提供辅助决策服务。     

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。