自然因子对开都河流域植被NDVI变化的地理探测

为揭示自然因子以及因子之间的交互作用对开都河流域植被空间格局变化的影响,以归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)为植被覆盖状况表征指标,结合气候、地形地貌、土壤、植被以及人为干扰等11种因子,采用线性趋势分析、空间转移矩阵和地理探测器模型,分析了2001-2020年开都河流域植被NDVI的时空演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测。结果表明：①2001-2020年,开都河流域植被覆盖状况良好,中、中高和高植被覆盖度区均超过71%;植被NDVI分布呈现西高东低,低、中植被覆盖向中高和高植被覆盖转化明显。②土壤类型的解释力最高(9.84%),主导植被NDVI时空格局。③自然因子对植被NDVI影响存在交互作用,因子交互作用以双变量增强和非线性增强两种方式增强对NDVI空间分布的解释力,其中,尤以土壤类型和坡度的交互作用影响力最强。④研究揭示的促进植被生长的各因子最适宜特征,有助于更好的理解自然因素对植被NDVI变化的影响及其驱动机制。     

近32年黄河流域植被覆盖时空演化遥感监测

植被覆盖动态变化及其空间格局演化研究是了解土地资源和环境变化的重要方式,对科学合理地改善生态环境具有重要意义。基于1982—2013年GIMMS-NDVI时序数据,运用均值法、变异系数法、趋势分析法、Hurst指数法,分析了黄河流域植被覆盖时空格局和演化趋势。结果表明:在时间上,黄河流域32 a来NDVI月平均波峰值主要出现在5—9月份,其中以8月份的0.546居首。在年际变化方面,黄河流域植被覆盖呈现较为缓慢的增长趋势,增速为0.018/(10 a);在植被覆盖变异方面,黄河流域在1982—2013年间NDVI变化总体处于低态势的波动过程,其中变异系数小于0.1的低波动变化的区域占流域总面积的53.88%;在空间分布上,黄河流域NDVI多年均值小于0.4的低植被覆盖区域约占流域总面积的24.65%,大于0.6的植被覆盖较好的区域约占流域总面积的45.73%,植被分布从北至南呈阶梯状逐渐增强的变化态势;在变化趋势上,32 a间黄河流域植被覆盖整体在不断改善,约59.49%的地区植被覆盖得到了改善,约33.96%的区域植被覆盖基本没有发生变化;在变化可持续性方面,黄河流域未来植被覆盖变化类型主要是基本不变和持续改善2类,分别占流域总面积的33.56%和58.81%。     

盘龙江流域植被覆盖变化对径流过程的影响

以盘龙江流域为研究区,运用SWAT模型,通过设置不同极端土地利用情景,定量分析流域内主要土地利用类型产流的贡献顺序,以及流域内植被覆盖变化对径流过程的具体影响,并进一步探讨了流域补水工程、丰枯水期径流等对盘龙江径流的影响。结果表明：(1)流域内林地、草地和耕地三种土地利用类型对河川径流的产流贡献为：耕地最强,草地稍次之,但与耕地对径流形成的影响程度大体相当,而林地最弱;(2)2007-2014年间,盘龙江流域植被覆盖结构变化显著。其中,林地面积下降了7.31%,草地与城镇建设用地则分别增加了5.05%、2.82%,减少的林地绝大部分转化为了草地和城镇建设用地,林地与草地、城镇用地构成的此消彼长虽然增强了流域的产汇流作用,但却加剧了径流的年内变化,弱化了流域植被涵养水源、调节径流的功能。(3)补水工程运行后,盘龙江年径流在2014年呈现较大增长,与2007-2013年的逐年减少趋势截然相反,且枯水期的径流增加量明显高于丰水期,径流调节作用明显。(4)枯水期径流量的变化是2007-2014年盘龙江年径流量趋势变化的主要原因。     

基于TVDI的土壤湿度时空分布及影响因子分析

【目的】实现对黄土丘陵沟壑地区土壤湿度时空分布变化的监测。【方法】基于2015年生长季4期Landsat8遥感影像,以岔口流域为例,利用温度植被干旱指数(TVDI)和GIS技术,定性地揭示了生长季土壤湿度的时空分布格局,并进一步分析了植被覆盖、地形和降雨等对TVDI的影响。【结果】岔口流域生长季土壤湿度总体上以半干旱为主(0.6TVDI0.8),以干旱为辅(TVDI0.8);土壤湿度空间格局:干旱区位于中部,偏旱区位于东南部,湿润位于西北部;对于该地区,乔木林的土壤湿度最高,坡耕地土壤湿度最低;TVDI随着随海拔的升高递增;降雨汛期的土壤湿度明显高于其他月份,LST与土壤湿度呈负相关关系。【结论】TVDI应用在黄土丘陵沟壑区取得较好的结果,可以很好地反映该地区土壤湿度的干湿状况。     

山西省煤矿区地表水文过程的空间模拟研究

为研究煤炭开采对山西省长河流域地表水文过程的影响,构建了天然植被和种植植被的降雨截留模型,采用改进的Green-Ampt模型构建了土壤入渗模型,利用数字高程模型建立数字水系构建了径流汇流模型。通过定量对比、地统计学方法分析了煤炭开采对植被覆盖度和土壤饱和导水率的影响,并设立3种不同降雨强度进行情景模拟分析。结果表明:2000-2015年矿区平均植被覆盖度从0.382增加到0.460,矿区的平均土壤饱和导水率34.375 cm/d小于非矿区的44.426 cm/d。2.5 mm/h降雨强度下,降雨大部分被植被截留,较少渗入土壤;8 mm/h降雨强度下,植被冠层截留量达到最大,降雨经植被截留和土壤入渗后,研究区地表难以形成径流;16 mm/h降雨强度下,降雨会在短时间内形成积水并进行汇流,汇流量于流域西南出口达到最大值。     

北方土石山区典型流域不同类型洪水的水沙关系差异及归因

基于水文站的降水、径流和泥沙数据，采用聚类分析、含沙量-流量（SSC-Q）滞回曲线等方法，从事件尺度研究北方土石山区弥河流域不同类型洪水事件的径流、输沙特征，揭示各类洪水水沙关系及输沙贡献情况及水土保持措施影响机制。结果表明：(1)弥河流域1951-2021年的261次洪水事件可划分为小型、中型、大型和特大型四类，洪水事件的滞回曲线类型主要为8字形。随着洪水量级的增加，洪水事件的洪水历时和径流输沙量均呈增长趋势，径流和泥沙变率增加，复合型滞回曲线的占比逐渐加大。(2)大型与特大型洪水事件发生频次最低，但输沙贡献率高达86.9%，是北方土石山区输沙的主要洪水类型，主导弥河流域的水土流失灾害，在流域治理中需重点关注。(3)水土保持措施和人类活动对中、小型洪水事件的影响较大，其水沙关系变率超过10%；但对大型洪水事件的影响相对较小，水沙关系变率仅为1.2%。通过合理配置流域中的水土保持措施，当地中小型洪水事件的水沙关系可得到调节，从而达到拦蓄洪水、调控泥沙的目的。同时，亟需持续加强特大暴雨的水土流失及洪水防控措施，避免其给北方土石山区的生态环境等造成严重破坏。研究结果可为该区域水土保持工作的...     

设计暴雨雨型对高植被覆盖流域径流形成影响的数值模拟

为分析设计暴雨雨型对山区小流域山洪灾害的影响，应用时空变源混合产流模型，以四川省关口、汉王场为研究区域，分析高植被覆盖流域对不同重现期以及不同设计暴雨雨型条件下降水的响应规律，并对不同雨型及重现期条件下流域的洪峰流量、峰现时间、洪峰滞后时间等量值进行对比分析。结果表明：时空变源混合产流模型在高植被覆盖流域洪水模拟应用过程中能够取得较好的模拟精度，具有一定的适用性；关口、汉王场流域同一重现期条件下偏后型雨型相对于偏前和居中型条件下形成的洪峰流量更多，但偏前型雨型相对于居中型和偏后型雨型而言形成的洪水总量更大；在不同雨型条件下，随着重现期的增加，关口、汉王场流域的洪峰流量均是呈现增加的趋势；林草植被覆盖率为汉王场>关口流域，关口流域在不同重现期设计暴雨雨型条件下的峰现时间均是提前于汉王场流域，林草植被覆盖对于洪水的径流过程具有一定的调节作用；关口流域和汉王场流域洪峰出现时间相较于暴雨雨峰出现时间的滞后时间均为偏前型>居中型>偏后型；揭示西南山区高植被覆盖流域对于不同重现期设计暴雨雨型条件下的量化规律，在分析西南山区高植被覆盖流域暴雨洪水的形成过程、提高流域洪水预报精度与防...     

克里雅河流域植被覆盖垂直地带性分布与变化特征

植被作为自然生态系统的重要要素和环境组分,能够反应自然地域综合体在全球气候变化与人类活动影响下的时空特征变化,因此在探讨地表过程及全球变化研究中有着举足轻重的地位。以MODIS-NDVI时间序列数据和SRTM数据为基础,利用像元二分模型对干旱区内陆河[CD2]克里雅河流域2002-2013年的植被覆盖度进行了估算,分析了该流域植被覆盖度时空变化特征及其与地形、气象因子的相互关系。结果表明:克里雅河流域植被覆盖存在着明显的垂直地带性空间差异,其海拔3000~3500m范围的丘陵带平均植被覆盖度最大;过去12a来该流域植被覆盖度整体上呈减少趋势,其中上游高山带、中游冲积扇平原带和下游沙漠带植被覆盖逐渐退化,而低山丘陵带植被覆盖变化有上升趋势并逐渐改善;总体上,流域植被覆盖与气温变化呈负相关关系,而与降水变化表现出正相关。     

黄土丘陵沟壑区小流域治理对侵蚀产沙特征的影响

以黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区内治理小流域桥子东沟和未治理小流域桥子西沟为对象,分析降雨、径流、泥沙资料,研究水土保持综合治理对流域侵蚀产沙、水沙关系、次降雨泥沙输移过程的影响。结果表明：水土保持综合治理的桥子东沟的年降雨侵蚀产沙显著低于未治理的桥子西沟。水土保持综合治理降低了径流平均含沙量、输沙率,桥子东沟的径流平均含沙量、输沙率比桥子西沟分别减少40%、80%。水土保持综合治理改变了次降雨径流含沙量和输沙率动态过程。治理初期,桥子东沟的径流含沙量过程都明显高于桥子西沟,桥子东、西沟输沙率在不同时间段有高有低;治理后期,桥子东沟的径流含沙量、输沙率都显著低于桥子西沟。水土保持综合治理影响小流域次降雨水沙关系。     

黄土丘陵区旱作枣园坡面径流与泥沙调控措施试验研究

黄土丘陵区严重的水土流失是制约该区农业可持续发展的主要问题。近年来,退耕还林草政策使得该区枣树面积大幅增长,但不合理的枣园管理制度(清耕制)更加剧了水土流失等自然灾害。采用模拟试验手段,研究了枣树枝全园覆盖,白三叶全园、行间生草及行间生草+冠下枣树枝覆盖处理下坡面径流、泥沙过程,对径流量、泥沙量与盖度的关系及径流与泥沙关系进行了定性定量分析,探讨了适宜的径流-泥沙调控措施。结果表明,枣树枝及生草覆盖显著推迟了坡面径流产生的时间,且对坡面径流量及泥沙量有显著调控效应,以白三叶全园生草效果最佳。径流量与泥沙量随坡面覆盖度的增加呈指数型减小趋势。径流量与泥沙量散点分析表明二者呈非常好的线性关系,清耕处理下泥沙量较其他处理随径流量增大增加的更快。综合考虑,白三叶全园生草径流泥沙调控能力强,为该研究尺度下最优的坡面覆盖措施。     

基于双源蒸散发的新安江模型在淮河上游的应用

传统的新安江模型在计算流域蒸散发能力时仅依据非常有限的几个蒸发站的蒸发皿实测水面蒸发乘以一个折算系数来获得,不能考虑土地利用/覆被、气候特征、植被叶面积指数等因子的时空差异性和土壤特性、流域地形的空间差异性对流域蒸散发量影响。通过将考虑植被叶面积指数动态变化对蒸散发影响的双源蒸散发模型与新安江模型集成,改进了新安江模型的蒸散发计算模块,并以淮河息县水文站以上流域为研究区,以日为时间尺度,基于地形、土地利用、气象及水文资料对息县以上流域2000~2008年降雨径流过程进行模拟,结果表明,基于双源蒸散发的新安江模型能有效地模拟淮河上游降雨径流过程,满足模拟精度要求。研究成果为改进新安江模型中蒸散发计算模块提供了依据,也可为改进的新安江模型在其他流域的应用提供参考。     

基于SWAT模型的沂蒙山水土流失治理区地表水与地下水转化规律研究

为研究沂蒙山水土流失治理区,气候及植被覆盖变化影响下,水资源转化规律,以蒙阴县岸堤水库控制流域为研究对象,采用归一化植被指数(NDVI)为指标,分析植被覆盖的时空变化规律,采用分布式水文模型SWAT研究流域水文要素的时空演变规律,定量分析地表水与地下水转化量.计算结果表明:2000-2016年,流域NDVI呈增大趋势,...     

黄土丘陵区不同植被格局产流产沙试验

利用径流冲刷试验,在不同植被格局的坡面上,对黄土丘陵区坡面不同植被格局的侵蚀产沙规律进行了研究。结果表明：在不同流量下,各个植被格局对于坡面产流量的影响不显著。不同植被格局坡面的累积产沙量呈现出随着流量的增加而增加的趋势,但是坡面累积产沙量的差异都是随着流量的增加反而减小了。各个植被格局坡面的累积径流量过程与累积产沙量过程之间呈相关性非常显著,相关系数都达到95％以上。     

黄土丘陵区不同植被格局产流产沙

利用径流冲刷试验,在不同植被格局的坡面上,对黄土丘陵区坡面不同植被格局的侵蚀产沙规律进行了研究。结果表明：在不同流量下,各个植被格局对于坡面产流量的影响不显著。不同植被格局坡面的累积产沙量呈现出随着流量的增加而增加的趋势,但是坡面累积产沙量的差异都是随着流量的增加反而减小了。各个植被格局坡面的累积径流量过程与累积产沙量过程之间呈相关性非常显著,相关系数都达到95%以上。     

清水河流域不同尺度水沙变化归因分析

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的水文气象序列进行趋势性分析和突变检验,基于Budyko弹性系数法、双累积曲线法和累积量斜率变化率比较法对流域不同尺度水沙变化进行归因分析。【结果】1970—2019年,清水河流域年径流深呈显著增加趋势,年输沙模数呈不显著减少趋势,流域上中游区域的年径流深和年输沙模数呈显著减少趋势;与突变前相比,人类活动对上游区、上中游区和全流域的年径流量减少的贡献率分别为99.9%～114.3%、77.5%～104.0%和-117.4%～-74.0%,对年输沙量减少的贡献率分别为104.7%～116.4%、110.2%～132.2%和113.0%～139.0%。【结论】引黄灌溉、水土保持措施等人类活动是影响清水河流域水沙变化的主要因素。     

气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响分析

甄别气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响,对于维护该流域水安全具有重要意义。黑河中游流域降水和径流的变化趋势不完全一致,其中径流均呈减少趋势。应用累积距平曲线、Mann-Kendall法及Pettitt法分析流域降水和径流序列变点,径流突变均发生在20世纪80年代,确定以径流序列最早突变点1980年划分基准期和变化期。采用双累积曲线法和敏感性系数法对黑河中游流域的径流进行气候变化和人类活动影响的定量识别与评估。结果表明:黑河中游鸳鸯池流域、高崖正义峡流域和正义峡流域的水文水资源变化主要受人类活动影响,各流域人类活动影响贡献率均高达85%以上,最大可达96%。     

水土保持中的植物措施对位配置研究——以辽宁省凌河流域为例

水土流失造成了资源的逐渐枯竭,并严重威胁人类的生存环境.通过提高植被覆盖率虽然可有效控制水土流失,但如何有效提高植被覆盖率一直是水土保持植物措施的一个难点.本文以辽宁省凌河流域为研究背景,对该流域内植物措施进行对位配置分析与研究,并结合辽宁省凌河流域的植被研究,提出了宏观、空间、技术、管理、时序五种植物措施对位配置模式,可有效提高植被覆盖率,增强水土保持效果,同时也为水土保持工作提供借鉴和参考.     

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。     

格尔木河流域植被覆盖时空分布规律及影响因素

基于Landsat TM遥感数据对格尔木河流域1993-2014年植被覆盖类型及覆盖度时空变化规律进行了分析。结果表明:格尔木河流域植被发育较差,植被覆盖度较低,裸地面积占较大比例,但22 a来流域内裸地面积持续下降,植被覆盖度显著提高,生态环境呈明显好转趋势。降水与地下水是流域植被分布的主要控制因素,近年来流域植被生态环境的改善与降水量增大及地下水位上升具有密切关系。此外,地形地貌和人类活动也是影响流域植被时空分布的重要因素。     

不同坡度条件下的水土流失特征研究

近年来随着生产建设项目的扩增,济南市南部山区水土流失显著加剧。为保护济南泉水的重要补给区,亟需对南部山区水土流失特征及其治理措施进行深入研究。本研究基于济南市水文局济西水土保持监测实验站径流小区产流产沙数据,结合降雨、土壤和植被因素,对不同坡度下的水土流失特征进行系统分析。研究表明:(1)径流深和土壤侵蚀量随坡度增加而增大,最大值出现在2025°坡面;(2)不同坡度径流深均值与平均雨强具有明显相关性,径流深随降雨强度的增加而增大;土壤侵蚀量除与降雨特征有关外,同时受地表植被与土壤特征影响明显,土壤侵蚀量随降雨强度的增加而增大,随着植被覆盖度的增加而减少,通过坡面植物措施,水土流失程度明显减弱。