多尺度DEM提取河流比降的对比分析

研究旨在用DEM计算河流比降,分析DEM分辨率与阈值对比降的影响,并提取最佳分辨率与最佳阈值。以延河流域的ASTER GDEM和SRTM3 DEM为原始数据源,利用Arc GIS分别提取60、150、200、300 m分辨率下延河流域的主河道,并据此计算流域平均比降。结果表明:延河的平均比降为3.39‰;DEM分辨率与汇流阈值对比降影响较大,当DEM分辨率小于150 m时,比降随阈值增大而减少;DEM分辨率大于150 m,比降逐步增大。延河流域河流比降分析的DEM分辨率不宜超过150 m,其中DEM分辨率为90 m时,计算的比降结果较为符合延河流域实际情况;DEM分辨率为30、60、90、150、200、300 m时,计算比降的最佳阈值分别为65000、60000、30000、70000、40000、20000;利用85%的主河道折线段信息,进行比降计算,其结果接近真实值。研究实现了基于DEM的河流比降计算,有助于DEM在水文学等流域的应用。     

延河流域NDVI与主要气候因子的时空相关性研究

基于RS技术提取延河流域2000-2004年的NDVI影像,基于GIS技术生成流域气温和降水的内插分布图,并利用线性回归分析法和空间回归分析法分别对NDVI与气温和降水的时间、空间相关关系进行研究,以期为区域水资源可持续利用和生态环境的可持续发展提供科学依据。结果表明：（1）延河流域的植被NDVI存在明显的时空差异性,...     

水土保持产业化评价指标体系研究

采用分析法和综合法相结合的方法,从水土保持产业化的目标、运动过程和构成要素3个方面设置评价指标,综合分析获得涵盖规模化、效益化、社会化、市场化和商品化的15个指标的水土保持产业化评价指标体系,用九标度专家打分获得指标权重,建立了百分制评价模型,并应用于延河流域水土保持产业化评价,结果能够反映水土保持产业化的发展水平。     

黄土丘陵沟壑区小叶杨林生长的空间差异分析--以吴旗县为例

对延河流域降水、径流和泥沙等水文要素从20世纪中叶到21世纪初的年内分配及年际变化进行了时变过程分析。以探求区域植被重建对流域水文过程的影响情况。结果表明,三个水文基本要素都有不同程度的年内分布趋于均匀和年际变化趋缓的趋势。20世纪70-90年代比60年代流域平均面雨量分别减少了10．5％,11．7％和14．0％,年径流量分别减少了19．0％,12．9％和22．6％,年输沙量分别减少了21．1％．46．2％和41．7％。     

延河水沙变化分析

延河甘谷驿水文站以上水土流失面积５８９１ｋｍ２，年均侵蚀模数８０００ｔ／ｋｍ２。该流域自５０年代开展水土保持综合治理，截至１９８９年底止，已完成水土保持综合治理面积２５９３．６ｋｍ２，治理程度达４４％。采用水文法、水保法分析河流水沙变化，与非治理时段１９５６～１９６９年相比，治理期７０～８０年代年均减沙２６４０万ｔ，减少了４０％，其中降雨偏枯影响占８％，下垫面影响占９２％；治理期内年均减水０．４４亿ｍ３，减少了１７．５％，其中降雨影响占２３．８％，下垫面影响占７６．２％。在下垫面减沙减水中，水土保持措施的作用分别占７２．７％和５０．６％。     

基于遥感影像与逻辑回归模型的延河流域沟壑分布概率预测

为研究黄土高原沟壑地貌空间分布特征,开展了基于遥感影像和机器学习的沟壑地貌提取,研究了延河流域沟壑地貌空间分布及其环境控制因子。以Google Earth Pro平台为支撑,在人工提取大量沟壑地貌样本的基础上,基于Landsat8 OLI影像波段信息,采用主成分分析前3个变量、缨帽变换前3个变量、NDVI、高程、坡度和坡向10个因子,使用逻辑回归模型预测整个延河流域的沟壑概率分布。结果表明:(1)在10个变量因子中,因子Brightness的R²_McF为0.158,重要性最大,因子elevation的R²_McF为3.6×10^-5,重要性最小;(2)最优逻辑回归模型由组合因子Brightness,PCA₁,Greenness,Wetness,PCA₃和slope确定,其重要性R²_McF为0.206;(3)最优逻辑回归模型的沟壑概率预测精度为73.72%,ROC曲线下面积即AUC值为0.80;(4)延河流域沟壑地貌约占整个延河流域面积的52.05%。研究表明,延河流域沟壑分布呈现从西北方向到东南方向逐渐集中的特点。     

延河流域土地利用空间格局模拟对比研究

为探究延河流域土地利用演变规律及未来空间格局分布,基于延河流域1986年、2000年和2010年3期土地利用数据,利用土地利用空间转移动态图及土地利用转移面积矩阵等方法,分析了延河流域1986—2010年土地利用/覆被变化的时空规律; 运用Logistic-CA-Markov模型和MCE-CA-Markov模型分别预测了2030年延河流域土地利用空间格局,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明:延河流域1986—2010年耕地降幅最为明显,减少了557.10 km²,主要转为草地、林地和建设用地; 林地和草地面积持续增加,建设用地扩张迅速,分别增加了378.34,136.97,48.17 km²,水域及未利用地面积总体变化不大,生态恢复政策是影响延河流域土地利用变化的主要因子。Logistic-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地和草地减少明显,建设用地和林地则增幅较大,流域经济发展需求较高,这种情况下应准确把握地区经济发展与资源利用的关系,根据区域特点因地制宜制定适合当地发展的政策。而MCE-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地、林地、水域及建设用地均有增加,且耕地增幅最明显,这种利用结构表明流域经济发展相对较缓,实现了对流域环境的保护,但应积极探索土地利用新结构,最大限度发挥资源优势,从而实现流域经济与环境的可持续性发展。     

基于DEM的延河流域水文特征提取与分析

基于DEM数据,依据地表径流漫流模拟算法,使用ArcGIS软件中的水文分析工具,提取与分析延河流域河网特征及相关信息,并与1∶25万地形图数字化水系进行分析比较。结果表明:集水面积阈值是决定河网提取精度的关键参数,阈值越大,提取河网越稀疏,反之则提取河网越密集;随着集水面积阈值的增大,河源数和河网密度、河流的级数、总河长等随之减少,但主河长变化不大;当阈值为5.51 km2时,提取河网与实际较吻合。因此,基于90m分辨率的DEM数据提取延河流域水系和子流域是切实可行的,可以作为数字流域建设与水资源管理的基础数据。     

黄土高原中部典型流域植被恢复对径流的影响

针对黄土高原植被恢复后水文要素变化和水文要素之间关系不明确的问题,以黄土高原中部半湿润型气候的延河流域为研究对象,利用通用陆面模型CLM5.0,模拟1980—2018年土地覆盖变化对流域关键水文要素和水文要素之间关系的影响。结果表明：延河流域耕地面积从1980年的3277km2减少到2018年的2400km2,减少了26.76%,而林地和草地面积分别增加了244km2和528km2。土地覆盖变化导致延河流域年径流量和年径流系数明显减小,减幅分别为12.34%和11.46%。土地覆盖变化导致延河流域多年平均月径流量和多年平均月径流系数明显减小,其对丰水季径流量影响较小,对枯水季径流量影响较大,并使年内径流分配趋于集中化。本研究可为黄土高原水资源开发利用及科学管理提供参考。     

植被变化与水沙响应关系研究——以延河流域为例

以延河流域为研究对象,利用TM影像和降雨、径流泥沙数据,基于统计学和RS/GIS技术方法,分析了流域植被与水沙之间的响应关系及自然恢复植被的减水减沙效益.结果表明:2003-2005年与80年代相比,降雨增加导致径流量、输沙量增加8.1％、47.5％;人类活动导致径流量、输沙量减少23.4％、55.6％;人工林草植被减少径流量、泥沙量为0.228亿m3、543.478万t,自然恢复植被减少径流量、泥沙量为0.121亿m3、152.970万t;人工林草植被的减水、减沙效益占人类活动贡献的46.94％、30.64％,而自然恢复植被的减水、减沙效益占24.97％、8.62％.植被在水土保持中的作用日益突出,自然恢复植被减水减沙比重增大,“封育”措施在流域治理中具有重要意义.