哈尔滨市产水量时空变化及其驱动力

[目的]探讨2000—2020年黑龙江省哈尔滨市产水服务的时空变化特征,揭示哈尔滨市产水量时空分异特征的驱动机制,为该市水资源管理及可持续发展提供科学依据。[方法]选取中国典型的寒地城市哈尔滨市作为研究区,基于InVEST模型产水量模块对2000,2010和2020年的产水量时空变化特征进行分析,并利用参数最优地理探测器揭示哈尔滨市产水量时空演变的驱动因素。[结果](1)2000—2020年哈尔滨市产水量呈逐年增长趋势,产水量由2000年的9.68×10⁹ m³增长至2020年的2.23×10¹⁰ m³。不同年份产水量的空间分布格局基本相似,在空间上整体表现为“东高西低”的分布特征。(2)研究区产水量的分布存在显著的空间正相关,以“低—低聚集”和“高—高聚集”类型为主,2000—2020年,二者面积占全市总面积的比例呈下降趋势。(3)各驱动因素对产水量的影响具有明显的空间异质性,实际蒸散发量和土地利用类型是经济质量发展区的主要驱动因子,而在自然主导的生态屏障区,二者的综合驱动力远不及经济质量发展区。...     

基于InVEST模型的大连市产水量时空变化分析

[目的]研究大连市产水量的时空分布特征和影响因子,为该市水资源的开发与保护提供可视化的评估结果和依据。[方法]基于InVEST模型的产水量模块,探究1980—2015年大连市降雨、气温、潜在蒸散、实际蒸散及土地利用状况变化特征,定量研究1980—2015年大连市产水量的时空分布特征及其成因。[结果]①1980—2015年期间大连市年均降水和潜在蒸散发不显著下降,年均气温和干燥系数显著增加,年均实际蒸散量显著下降。②研究期间大连市耕地、林地面积有所减少。城市建设用地面积有所增加,主要由耕地转移而来。其他用地类型面积变化较小。③研究区平均产水量为226.36 mm,产水总量2.70×10~9 m~3。空间上由东北向西南递减。庄河市年均产水总量最大,达到1.10×10~9 m~3。[结论]研究区产水量的变化是气候变化和土地利用共同作用的结果。气候变化是影响产水量变化的主要驱动力,土地利用变化对产水量的增加有轻微影响。     

2000—2020年若尔盖高原产水量时空变化与影响因素

[目的]分析若尔盖高原产水量的时空变化特征,厘清其主控因素,为区域水资源管理提供新的科学依据。[方法]基于土地利用以及气候、土壤、地形等数据,运用In VEST模型估算若尔盖高原年产水能力,分析其2000—2020年时空变化特征,同时运用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall显著性检验判读年产水量的变化趋势,结合湿地景观演变函数重点分析了不同湿地景观变化类型下产水量的变化特征,并解析年产水量的影响因素。[结果]（1） 2000—2020年若尔盖高原多年平均产水量为183.62 mm,不同土地利用类型的产水能力各异,从大到小依次为未利用地（601.63mm）>建设用地（488.74 mm）>草地（192.85 mm）>耕地（188.30 mm）>湿地（122.67 mm）>林地（108.64 mm）,多年平均产水总量为77.98×10～8 m³,其中草地贡献了产水总量的75.63%。全区域产水量呈现“西高—北低—边缘高—中心低”的分布格局。（2）近21年研究区年产水总量增长率达2.48×10～8 m³/a,其中68.40%的区域年产水量显著或极显著增加。湿地景观变化类型中稳定型（39.75%）和恢复型（34.38%）面积占比最大,恢复型湿地对产水量的提升贡献较大,稳定型湿地有助于维持产水功能,退化型仅占25.41%。（3）区域产水量的空间格局主要受降水量和蒸散量驱动,同时受到根系深度、海拔以及植物可利用含水量等因素影响。[结论]若尔盖高原的产水能力呈显著上升趋势,气候变化起主导作用,湿地景观演变的影响也不容忽视。     

云龙水库流域不同土地利用类型对径流的影响

[目的]揭示云龙水库流域不同土地利用类型对径流总量及年内分配的影响,为该水源地的土地利用规划提供科学依据。[方法]以云龙水库流域为研究区,分析该区域1990—2020年的土地利用变化特征;基于SWAT模型,通过设置极端土地利用情景,探明在极端土地利用情景下径流的情况;分别将坡度为6°,15°和25°以上的耕地逐步进行退耕还林,了解在研究区内实行退耕还林政策下径流的情况。[结果]云龙水库流域的土地利用类型以耕地、林地和草地为主;不同土地利用类型对年径流总量的影响程度为耕地>林地>草地,耕地的面积变化与年径流总量变化呈正相关,林地和草地呈负相关;林地和草地对径流有一定的调节作用,林地的调节作用强于草地,这种调节是季节性的,主要体现在丰水期削减径流,而枯水期反而使径流量增大;在研究区内,随着退耕还林力度的加大,流域内的年径流总量逐步减小,径流在年内分配更加均匀。[结论]在对云龙水库流域这一重要水源地的土地利用进行规划时,考虑到林地的水土保持能力和对径流的调控作用,可以以维持林地面积、提高林地质量为基础,同时适当采取退耕还林的措施。     

煤炭资源型城市集中式饮用水源地水质变化与污染防治——以贵州盘县白河沟水库流域为例

作为煤炭资源型城市盘县即将启用的集中式饮用水源之一,近10年来白河沟水库流域内主要干流水质超标,直接影响水库建成后的水环境质量及饮水安全,必须对其进行长期监测与治理。本研究在对盘县白河沟水库流域水污染源及生态环境状况进行长期监测的基础上,就流域污染成因进行深度剖析,有针对性地提出了饮用水源地水污染典型工程防治措施,以探索煤炭资源型城市集中式饮用水源地水污染防治对策。     

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...     

饮用水源地保护存在的问题及应对措施--以赣榆县小塔山水库为例

摘要饮用水是人类社会生存和发展的最基本的物质保障,饮用水安全是衡量一个国家和地区人民群众生活质量和发展水平的重要标志,直接关系到广大人民群众身体健康和生命安全,关系到正常的生产生活秩序,必须放在经济社会发展的重要位置。本文以小塔山水库为例,分析了当前水源地保护工作中存在的问题及难点,并提出了应对建议。分析结果可为水库等其他类型饮用水源地保护提供借鉴与参考。     

2000—2020年基于土地利用变化的生境质量时空动态演变——以武汉城市圈为例

土地利用变化直接扰动生境质量,导致国土空间生态结构-过程不稳定及其累积效应下的服务功能退化。为分析武汉城市圈生境质量的时空演变特征,探究其土地利用变化对生境质量的影响情况,运用InVEST模型的生境质量模块,以2000年、2010年、2020年3期土地利用数据为基础,探究了武汉城市圈土地利用变化所引起的生境质量时空演变特征。结果表明:(1)武汉城市圈土地利用变化主要表现为耕地减少和建设用地扩张,其中耕地净转出面积为1 470.92 km²,建设用地净转入面积为1 340.61 km²。(2)2000—2020年,武汉城市圈的生境质量变化幅度较小,87%的区域生境质量等级不变,主要处于“一般”和“优”2个级别,6%的区域生境质量等级升高,7%的区域生境质量等级下降,整体生境质量良好;(3)低等生境(差、一般)主要分布在城市的经济发展核心区域及周边地区,高等生境(良好、优)一般分布在武汉城市圈的东北部和东南部海拔较高的地区。(4)2000—2020年,耕地、未利用地转化为水域,建设用地转为耕地以及草地转为林地的转化率具有最大的积极影响,CI值分别为2.271 9,0.509 1,0.421 4,0.226 2。耕地转为水域以及林地转化为耕地和建设用地对生境质量的消极影响最大,CI值分别为-3.350 6,-1.490 9,-1.409 9。综上,建设用地快速扩张和人口增长使得生境质量加速退化。未来应通过土地利用布局优化促进生境局地环境系统保护与修复措施,提升系统应对变化环境的弹性适应能力。     

水库饮用水水源地生态建设体系的构建和实践——以莆田东圳水库为例

在福建省莆田东圳水库水源地生态调查和试点建设的基础上,对水源地的生态安全进行了系统分析,指出水源地生态安全压力大,具有较大的潜在不稳定性,环水库坡地的开山种果,引发严重的水土流失和面源污染是导致水质恶化的主要原因。水库水源地生态建设应着眼于整个水库集水区的综合生态建设,以水为核心,构建以水源涵养林为主的生态屏障体系、农用地综合治理体系、生态缓冲带保护体系和人居环境整治体系等四大生态防治体系。提出了建立水源地生态补偿机制的建议。     

基于CA-Markov的土地利用时空变化与生境质量预测——以宁夏中部干旱区为例

探究干旱半干旱区土地利用结构动态变化特征,评估并预测生境质量,可为区域生态规划和恢复提供决策性依据。本研究以搭载OLI和ETM+传感器遥感影像和气象数据、社会经济数据等为基础,采用土地利用转移流概念、InVEST模型和CA-Markov模型研究2000-2030年宁夏中部干旱区土地利用和生境质量时空变化特征及规律,对未来情境进行模拟和预测。研究结果表明：宁夏中部干旱区土地系统结构变化与生态建设规划高度一致,具有黄河流域两侧集中分布的特征,土地系统综合动态度逐期减小,活跃度具有稳中有变、部分较活跃的特征。土地系统信息熵特征值呈逐年降低趋势。随着时间变化土地系统受人类活动干扰强度低,自我调整程度高,修复能力强,系统向稳定状态转化。2000-2015年研究区生态环境质量呈“U”型特征,以优秀等级为主。2015-2030年土地系统结构将发生显著变化,生境质量优秀、差和良好等级面积逐渐扩大,生态系统呈现稳定向好的趋势。本研究的多模型集成应用可为区域土地规划和生态恢复建设提供理论依据和支撑。     

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。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用变化对生境影响评价——以福建省福州新区为例

[目的]研究福建省福州新区近15 a来的土地利用变化并对未来15 a的变化进行预测,并对30 a的生境质量变化进行分析;将预测结果与规划形成对比,为土地利用规划提供参考。[方法]以福建省福州新区为例,基于2000年Landsat_ETM~+和2015年Landsat_OLT遥感影像解译的土地利用数据,对国家级新区——福州新区的土地利用动态变化进行空间分析,运用CA-Markov模型对其2030年的土地利用格局进行预测。在此基础上,进一步采用InVEST模型对新区内过去,现在和未来的生境质量进行评价。[结果]①15 a间福州新区耕地、林地、水域和建设用地变化速度较快,草地和海域变化相对较小,未利用地变化较小但变化较为剧烈;②CA-Markov模型预测显示研究区2015—2030年土地利用变化趋势与2000—2015年大体相同,表现为除未利用地呈现增加的趋势外,建设用地和生态用地分别呈现急剧扩张和持续减少的趋势;③2000—2030年研究区内大量耕地、林地、草地和水域向建设用地转化,导致威胁源的增加,进一步降低了生境质量。[结论]福州新区由于建设用地快速扩张导致区内生境质量严重下降,应加强生态保育,合理控制建设用地的增长,避免生境质量进一步恶化。建议将2030年用地规划中的建设用地边界作为限制建设区边界,将预测结果作为允许建设区边界,提高建设用地的集约利用程度。     

饮用水水源地建设迹地生态恢复技术探讨——以甘肃成县磨坝峡水库水源工程为例

建设水源地是解决水资源短缺的有效途径,保护水源地、恢复水源地迹地植被是保障水源水质的重要举措。在分析水源地迹地生态恢复研究现状及常用技术措施的基础上,以甘肃成县磨坝峡水库水源工程为典型案例,探讨了围栏、标志牌、拦污索、边坡植被恢复及放流增殖这5类适用于地表水水源地建设迹地的生态恢复技术措施及其应用效果,以期为今后类似工程提供技术参考。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用格局与生境质量时空演变及预测——以江西省南昌市为例

为揭示土地利用变化对区域生境质量时空演变的影响,促进土地资源的合理利用和生态规划体系的建立健全,以江西省南昌市为例,基于1995年、2005年和2015年的土地利用数据,应用CA-Markov和MCE模型并结合InVEST模型,评价和预测了土地利用演变角度下的生境演化特征。结果表明:(1) 1995—2015年,草地、耕地及水域是南昌市的主要土地利用类别,占比超过90%;建设用地急剧扩张,20 a间涨幅高达96.44%,耕地和林地是流转为建设用地的重要地类。(2)研究区整体景观生境质量显著下降,大量高等级生境景观向低等级生境景观转化;城市附近和各个流域的生境退化比较显著;生境稀缺性高的用地类型大多是耕地和林地。(3) 2015—2025年期间,区内景观格局和生境质量继续保持1995—2015年的演变趋势,建设用地等生境适宜度较低的地类高速扩张,进而侵扰林地、水域和草地等生境质量优质地区,致使威胁源规模和影响范畴急剧扩大,景观破碎度水平升高,稳定性降低,这将引起研究区生境质量的持续下降。1995—2025年研究区生境质量明显退化,城镇化扩张与生态用地缩减是其主要原因。     

滇中城市群碳储量时空演变及其对LULC变化的响应

[目的] 通过分析滇中城市群碳储量的时空演变特征及其对土地利用/覆被(land use/land cover,LULC)变化的响应,以深化对该区域碳循环的理解,从而有效地指导碳管理和生态恢复策略的制定。[方法] 利用InVEST和PLUS模型模拟并预测1990—2030年滇中城市群碳储量的时空演变规律,结合土地覆被变化数据,定量分析碳储量与LULC变化之间的响应关系。[结果] (1)1990—2020年滇中城市群的土地类型主要以林地、耕地和草地为主,林地、耕地和建设用地呈增长趋势,其中建设用地增幅最大;(2)滇中城市群碳储量呈现出\"先增后减,逐渐趋于平稳\"的变化特征,2000年达到最高值,为1.46×10⁹ t,到2020年下降到1.45×10⁹ t,空间上呈\"西高东低\"的分布特征;(3)未来不同发展情景下的碳储量预测显示,与2020年相比,4个情景到2030年碳储量均呈下降趋势,其中生态发展情景下降最少,相比2020年下降0.43×10⁷ t,而耕地发展情景下降最为显著,相比2020年下降1.05×10⁷ t;(4)耕地和林地间的转变是影响碳储量的主要因素,其中耕地向林地的转换对滇中城市群碳储量增加尤为关键,林地增加可显著提升区域碳储量,而草地减少则对碳储量产生负面影响。[结论] 林地和耕地转换对增加或降低滇中城市群碳储量具有显著影响。     

福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应

[目的] 研究福建省生态系统碳储量及其对土地利用变化的响应,为生态系统保护提供参考。[方法] 基于土地利用数据和碳密度数据,运用InVEST模型模拟福建省1980,2000,2020年碳储量;利用冷热点分布、转移图谱和矩阵分析碳储量和土地利用的时空特征;最后分析碳储量对土地利用变化的响应。[结果] ①福建省碳储量整体均较高,82.5%以上区域的碳储量为中等以上(＞3 000 t),主要分布在山地丘陵地区,也是高碳储量的热点集中区;高(热点)低(冷点)碳储量集中区转移较少;1980—2020年总碳储量波动略升高,2000—2020年不同碳储量等级彼此之间转移相对较多。②福建省土地利用/覆被以林地为主(61.4%~62.9%),其次是耕地(16.9%~18.3%)和草地(15.2%~17.2%);土地利用/覆被变化在1980—2000年较稳定,在2000—2020年较剧烈。③林地、草地和耕地的总碳储量较高,水域、建设用地和未利用地总碳储量较少;耕地总碳储量减少,建设用地总碳储量增加,林地和草地有增加也有减少;由土地利用/覆被变化导致的总碳储量转出和转入最多均为林地,其次是草地和耕地;总碳储量净转移为负的是林地,其他为正,林地转移引起的碳亏损最多。[结论] 耕地、林地和草地是福建省的主要土地利用类型,它们贡献了较高碳储量,并相互转移引起了碳储量变化。     

甘肃省水源涵养功能时空变化及其影响因素

[目的] 探究甘肃省水源涵养服务功能的时空变化特征及其影响因素,为区域水资源管理决策和水源涵养功能恢复提供参考和依据。[方法] 基于InVEST模型对甘肃省2001—2023年水源涵养量时空动态变化状况开展定量评估,并运用地理探测器分析甘肃省水源涵养服务功能的影响因素。[结果] ①2001—2023年甘肃省平均水源涵养量9.24 mm,不同时期水源涵养量波动较小,与降水量和产水量变化趋势一致,均呈现先上升后下降趋势。②2001—2023年甘肃省不同土地利用类型平均水源涵养能力排序为：耕地>草地>林地>城镇建设用地>未利用地>水域。③降水量是影响甘肃省水源涵养量变化的最主要因素。降水量与蒸散发量、降水量与土地利用类型,降水量与高程间交互作用对甘肃省水源涵养服务功能空间分异影响最为显著。[结论] 甘肃省水源涵养量整体上呈现西北低东南高的分布格局,水源涵养功能变化的主要影响因素是气候和人类活动。     

湖南省重点生态功能区生境质量时空变化及其预测

[目的] 对湖南省南岳重点生态功能区土地利用变化及生境质量开展研究,揭示人类活动导致的林地减少与生境质量之间的关系,为该地区生态保护与经济建设的协调发展提供理论支持。[方法] 基于2009,2012,2015,2018和2021年5期土地利用变更数据得到土地利用转移矩阵,借助InVEST模型和CA-Markov模型分析预测南岳重点生态功能区土地利用结构及生境质量时空分布特征,并运用双变量空间自相关分析方法探究林地与生境质量两者的相关性。[结果] ①2009—2021年研究区林地和耕地主要转出为建设用地;建设用地面积增加15.87%,其中45.37%,36.25%分别由林地和耕地转入。②2009—2021年该地区生境质量呈现出“先快后慢”的持续下降趋势和“西部高,东南低”的空间分布特征。③研究区林地与生境质量在空间分布上的正相关性逐渐增强,以林地和优等生境质量的高高聚集为主要表现类型。④南岳区2025年建设用地将增加4.36%,2030年建设用地面积将达到1 563.53 hm²;未来生境质量将缓慢下降。[结论] 生境质量变化与人类活动干扰导致的林地减少,建设用地扩张紧密联系,应加强对南岳重点生态功能区的资源与环境管控。     

基于InVEST模型的山东省临沂市土壤保持能力时空变化及其影响因素

[目的]探究山东省临沂市土壤保持能力在“山水工程”实施前后的时空变化及影响因素,为该地区评估工程实施效果以及为未来规划提供科学支持。[方法]基于InVEST模型评估临沂市2018,2020和2022年土壤保持能力时空变化特征,从时间和空间两个维度分析土壤保持能力与影响因素的响应关系。[结果]临沂市2018,2020和2022年的土壤保持能力分别为23.12,29.62和53.70 t/（hm²·a）,空间分布上呈现“西北高—东南低”的特征,在降水、土壤、地形和植被4大影响因素中,地形是影响其空间分布的主要因素,而年际变化则主要由降水驱动。[结论]临沂市土壤保持能力呈现显著提高的态势,具有明显的空间差异性和年际变化特征。降水在影响土壤保持能力年际变化方面的作用明显优于生态工程的作用,但生态工程贡献率有所上升。