土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

Identification of vulnerable areas for gully erosion under different scenarios of land abandonment in Southeast Spain

Abandonment of agricultural land is one of the main changes in Mediterranean land use. To mitigate runoff and erosion from abandoned land, it is necessary to identify locations that are vulnerable to erosion as a result of land abandonment. The objective of our study was to identify vulnerable areas for gully erosion using different scenarios of land abandonment in Southeast Spain. The study area was the Carcavo basin, a semi-arid catchment in the province of Murcia (Southeast Spain). A preliminary field survey confirmed the assumption that abandoned fields have more gully erosion compared to cultivated fields. This can be explained by the quicker concentration of runoff on abandoned land due to crust formation and reduced surface storage capacity. Next we simulated the spatial dynamics of land abandonment with a spatially explicit land use change model for the period 2004 to 2015 for four different land use change scenarios. The results of the simulation were used to identify vulnerable areas for gully erosion by a simple GIS-model based on the controlling factors of gully erosion. The potentially vulnerable areas for gully erosion increased for the different scenarios ranging from 18 ha to 176 ha. Most of the vulnerable areas are located around channel heads or along channel walls. The combination of more gully erosion on abandoned fields and an expected increase of land abandonment are potentially a big problem in relation to land degradation and reservoir sedimentation. The identification of vulnerable areas enables soil conservationists and engineers to mitigate gully erosion by applying preventive conservation practices.     

不同土地利用情景下岩溶水文水资源的响应研究

以贵州省普定县后寨河流域为例,采用基于落水洞的岩溶半分布式水文模型模拟了不同水平年在不同土地利用情景假设下的流域年、月径流量变化。结果表明,极端土地利用情景下各水平年在极端水田和极端林地情景下年总径流量明显减少,而极端裸岩使年总径流量增加相对不是很明显;对于相同的降雨条件,3种极端土地利用情景下模拟得到的流域年总径流量大小排列顺序为：裸岩〉林地〉水田;年总径流量在流域优化空间情景假设下较现状模拟值将减少,这主要是因为林地面积增加,裸岩面积减少;在极端情景假设和空间优化配置情景下土地利用变化对径流量的影响主要发生在夏、秋季节,对冬、春季影响较小;而且流域的水文响应敏感度都表现为：枯水年〉平水年〉丰水年。     

不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。     

基于SWAT模型的长江源土地利用/土地覆被情景变化对径流影响研究

土地利用/土地覆被变化对流域水资源循环过程及配置影响显著。为了研究土地利用/土地覆被情景变化对径流影响情况,以长江源流域为例,构建了适合该流域的分布式水文模型(SWAT),并模拟了不同土地利用/土地覆被情景下的流域年均径流量和径流深。模拟结果如下:当流域林地和草地面积增加到最大,径流量减少了16.7%,达到304.12m3/s,径流深减少14.02mm;当林地和草地面积减少,并逐步变为沙地、裸地,流域径流量增加16.1%,达到424.32m3/s,径流深也增加了13.49mm;当林地和草地面积减少到无植被覆盖,将使流域径流量增加28.4%,达到469.67m3/s,径流深增加23.88mm;在草地覆被最佳状况下,径流量有所增加,但增加幅度不大,只有5.6%,达到385.98m3/s,径流深增加4.72mm。综上所述,长江源流域林地和草地面积增加,导致径流减少,而沙地和裸地面积增加导致径流量增加。     

基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究

为定量分析土地利用类型变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过分析丹江流域近20年来的土地利用变化,并设置3种不同土地利用情景模式,探究了土地利用类型对流域径流的影响作用。结果表明:SWAT模型率定期和验证期的决定性系数R²和纳什效率系数NS分别为0.8,0.73和0.86,0.78,适用于丹江流域径流模拟。2000—2020年,丹江流域土地利用变化引起的径流变化为-0.18%; 情景1中,把林地、草地全变为耕地的情况下,模拟的年均径流变化率为61.65%,情景2中,把耕地和草地全转换为林地的情况下,模拟的年均径流变化率为-12.69%,情景3中,把耕地和林地全转换为草地的情况下,模拟的年均径流变化率为24.24%。耕地对径流深度的影响系数为0.26 mm/hm²,林地对径流深度的影响系数为-13.35 mm/hm²,草地对径流深的影响系数为-0.01 mm/hm²。由此得出,耕地对产流起促进作用,草地和林地对产流起抑制作用。为维护丹江流域生态环境,增强丹江流域径流供给,应科学开发耕地资源。     

太湖流域土地利用变化的营养盐输出响应模拟

通过解译1985年、1995年和2000年3个时段TM／ETM影像，分析太湖流域80年代以来的土地利用变化特征。采用不同土地利用类型产出营养盐实测参数与分布式水文模型相结合的思路，建立基于单元格网的流域营养盐污染估算模型，定量评估太湖流域土地利用变化对氮素输出的影响。研究结果显示，模型模拟径流量及总氮输出量与实测值吻合良好；自1985年到2000年，太湖流域城镇面积扩展了40．38％，增加量占太湖流域总面积的3．88％；在1980～2000年的雨情下，全流域土地利用变化导致产流量平均增加4．11％，TN输出量平均增加5．35％，最高值为21．62％，各年差异与降雨分布和雨情特征有关；受土地利用变化空间差异影响，在城镇快速扩展的苏锡常地区和浦东浦西地区，土地利用变化导致TN输出量平均增加17．11％和10．72％，最高可达60．43％和28．689%。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

SWAT模型子流域划分引起的土地利用变化对径流和输沙模拟结果的影响

为揭示水文模型计算单元划分引起的土地利用变化对模拟结果的影响,采用SWAT模型,通过设置11种子流域阈值情景(4 000,3 200,2 000,1 500,1 100,800,400,200,100,50,25 hm²),并保持地形和土壤数据不变,定量分析了子流域划分引起的土地利用空间离散化对径流输沙模拟结果的影响。结果表明:(1)随着子流域数量的增加,流域内土地利用中面积最大的林地呈先增加后减少趋势,所有情景下林地面积均高于实际林地面积; 而随着土地利用离散程度的增加耕地面积呈减少趋势,水域、草地和建设用地面积则呈增加趋势并逐渐接近实际面积;(2)土地利用空间离散化导致年均径流量(1.85%)和输沙量(65.84%)减少,且对输沙量影响更显著;(3)土地利用空间离散化造成洪水过程和输沙峰值显著降低,并导致年最大1 d、连续最大5 d和连续最大7 d输沙量显著下降(p<0.01)。综上所述,SWAT模型不同子流域划分显著改变了流域土地利用分布,进而引起径流输沙有关参数变化,最终导致径流和输沙模拟结果的变化。     

基于SWAT模型的湘江流域土地利用变化情景的径流模拟研究

土地利用变化对径流产生重要影响, 显著影响到流域生态的可持续发展。本文应用流域分布式水文模型SWAT, 对湘江流域内5个水文站点(湘潭、株洲、衡山、衡阳、归阳)的月径流进行了模拟。选取1998~2002年作为模型校准期, 以Nash-Sutcliffe效率系数(NSI)和决定系数(R²)为评价指标, 率定出7个模型敏感参数, 并用2003~2007年的月径流进行模型验证。研究表明, 除归阳站点外, 其余4个站点月径流模拟的R²和NSI都高于0.82, 有的甚至达到0.92, 说明模拟效果较好。在此基础上, 以《湖南省土地利用总体规划(2006-2020)》为依据, 设置了3种土地利用情景模式, 以研究不同土地利用方式对径流的影响程度。结果显示, 土地利用变化对水文过程影响比较显著, 情景1中, 随着165.40 km²的耕地转为林地以及793.91 km²的耕地转为草地, 径流深模拟输出减小1.28 mm; 情景2中, 随着8 173.96 km²的林地转为耕地以及337.56 km²的耕地转为建设用地, 径流深模拟输出增加15.61 mm; 情景3中, 随着500.02 km²的未利用地转为耕地, 径流深模拟输出增加1.16 mm。因此, 增加林地和草地面积将减少径流, 而耕地和建设用地的增加导致径流的增加。在对湘江流域进行土地利用规划时需要综合考虑水文效应和经济效益, 充分认识人类活动对水资源的影响。     

基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测

[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R²和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.877 4,Kappa系数为0.802 1,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km²,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km²;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河...     

IMPACTS OF LAND COVER CHANGE SCENARIOS ON STORM RUNOFF GENERATION: A BASIS FOR MANAGEMENT OF THE NYANDO BASIN,KENYA

The effects of conceptual land cover change scenarios on the generation of storm runoffs were evaluated in the Nyando Basin. The spatial scenarios represented alternatives that vary between full deforestation and reforestation. Synthetic storm events of depths 40, 60 and 80 mm were formulated according to the rainfall patterns and assumed to have durations corresponding to the runoff times of concentration. The Natural Resource Conservation Service–Curve Number model was used to generate runoff volumes within the sub‐catchments, which were subsequently routed downstream to obtain effects in the whole basin. The simulated land cover change impacts were evaluated relative to values obtained from the actual land cover state of the basin in the year 2000. From the results, an agricultural land cover scenario constituting of about 86 per cent of agriculture indicated increased runoff volumes in the entire basin by about 12 per cent. An agricultural‐forested land cover scenario with 40 and 51 per cent of forest and agriculture respectively revealed reduced runoff volumes by about 12 per cent. Alternatively, a scenario depicting a largely forested land cover state with about 78 per cent of forests reduced the runoff volumes by about 25 per cent according to the model estimates. Runoff volumes in the basin were also likely to reduce by about 15 per cent if the appropriate land cover scenario for the respective sub‐catchments were to be assumed for runoff management purposes. Considering the prevalent data uncertainty, the study effectively highlights the potential hydrological vulnerability of the basin. The results obtained can form a basis for appropriate catchment management of the area. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

土地利用变化对产流和产沙的影响分析

LUCC(土地利用覆盖变化)对径流的影响研究主要集中在对年径流量的影响,选用基于ArcviewGIS的SWAT模型,利用情景模拟来分析土地利用变化对产流量和产沙量的影响,并重点探讨森林对产流的影响。以黄河下游支流洛河上游卢氏水文站以上流域为研究区域,选取了1992～2000年24个雨量站的雨量资料和同期的气象资料,采用土壤类型图(1∶4000000)以及设定的不同土地利用情景,作为模型的输入,进行土地利用变化的产流量和产沙量的情景模拟。模拟表明:森林的存在增加了径流量,减少了产沙量;草地也能减少产沙量;农业用地的增加将会增加产沙量;平水年土地利用变化对产流量影响最小,降雨量的增大能弱化下垫面对产流量的影响。     

EFFECT OF RAINFALL INTENSITY,SLOPE, LAND USE AND ANTECEDENT SOIL MOISTURE ON SOIL EROSION IN AN ARID ENVIRONMENT

Most climate change scenarios predict a significant increase in the frequency of high intensity rainfall events especially in the dry areas, which will increase runoff and soil erosion. Understanding the factors that control soil erosion is crucial to recommending appropriate measures to protect soils and reduce their vulnerability. The objective of this research was to investigate the effect of rainfall intensity, slope, land use and antecedent soil moisture on soil erosion and runoff. Twelve sites from Al‐Muwaqqar watershed, Jordan, were selected to represent six slope angles: 1, 2, 3, 5, 7 and 9%. Two sites, one cultivated with barley and one as rangeland, were selected within each slope. Erosion was measured under three rainfall intensities: 3, 5 and 10 mm h⁻¹; and three different antecedent soil moisture contents: dry, wet and very wet; using a rotating disk rainfall simulator. Regression equations indicated that rainfall intensity was the most important factor affecting soil erosion and that erosion could occur at a relatively small intensity on wet soils as a result of subsequent rainfall events. Soil erosion on cultivated land was primarily affected by moisture content, while on uncultivated land, it was mostly affected by slope steepness. Rainfall intensity, slope and antecedent moisture explained 84–89 and 59–66% of the variation in runoff and soil loss, respectively. The results indicated the significant influence of cultivating the land on soil erosion. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

嘉陵江流域下游地表径流对土地利用变化的响应

近年来,嘉陵江流域下游发展迅速,流域内的土地利用发生了较大变化,下垫面的变化影响了流域的地表径流。在遥感和地理信息系统的支持下,通过解译1993年、2004年、2014年嘉陵江流域下游的遥感影像,获得了该流域不同时期的土地利用情况,并在此基础上,运用分布式水文模型的SCS模型模拟地表径流,分析了嘉陵江流域下游地表径流对土地利用变化的响应。结果表明:（1）1993—2014年,嘉陵江流域下游土地利用以耕地转出为主,耕地是研究区唯一减少的土地利用类型,而且减少量较大,居民点及工矿用地和草地以转入为主,其他用地的空间转移较为复杂;（2）以汛期6月份的累年平均降水量190 mm作为嘉陵江流域下游的降水量,土地利用类型综合产流能力1993年 > 2004年 > 2014年,径流系数分别为0.699,0.671,0.668,在空间分布上南部地区 > 中部地区 > 北部地区;（3）研究区不同类型土地利用的产流情况与土地利用类型面积相关联,当土地利用—土壤组面积发生变化时,其对应的产流能力也会发生变化,进而影响地表径流。     

Principles of land appraisal and land use planning within the European Community

Abstract. In the European Community (EC) a change towards more market-oriented land use planning is required because of surplus stocks of cereals and dairy products, while at the same time other agricultural goods have to be imported. The implementation of such a policy has to be based on a scientifically sound and objective inventory of the physical potential of the EC as a whole.
Principles of such a physical land assessment are explained, using the concepts of the FAO-Framework for Land Evaluation and the Agro-ecological Zone Approach, but adapted to European conditions. The conclusions arrived at through this procedure lead to different alternatives and scenarios, and hence provide valuable background information for future land use planning.     

LAND USE AND CLIMATE CHANGES AND THEIR IMPACTS ON RUNOFF IN THE YARLUNG ZANGBO RIVER BASIN,CHINA

Impacts of land use and climate change on runoff were investigated by studying the runoff in the Yarlung Zangbo River basin, China. Trends in precipitation, mean air temperature, and runoff were analysed by non‐parametric Mann‐Kendall tests. Land‐use changes were examined with land‐use transition matrix and geographic information system tools. Land‐use and climate changes showed several characteristics, including increased reforestation, decreased grassland, retreat of glaciers and increased desertification. Human activity caused great impact, especially within densely populated regions and cities. Reforestation and degradation of grasslands were more frequent than deforestation and cultivation of grasslands. Annual mean air temperature, precipitation and runoff showed increasing trends between 1974 and 2000. The impacts of land use and climate change on runoff had different effects depending on region and season. In the season of freezing, climate change clearly affected runoff within regions that experienced precipitation. Altered evapotranspiration accounted for about 80 per cent of runoff changes, whereas land‐use changes appear to have had greatest impact on runoff changes within regions that have inconsistent relationships between runoff and climate change. It was demonstrated that afforestation leads to increased runoff in dry seasons. It was estimated that glacier snow melt has caused annual runoff to increase at least 6·0 mm/10yr, 2·1 mm/10yr and 1·7 mm/10yr in Regions 1, 3 and 4, respectively, whereas evapotranspiration caused annual runoff to decrease at least 7·4 mm/10yr in Region 2. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

四川盆地紫色丘陵区小流域水土流失建模与控制方法分析

 该研究是在欧盟项目EroChiNut框架内实施的,其目的是利用不同土地利用形式、侵蚀敏感性矩阵以及土地管理和坡度研究土地管理模式对水土流失的影响。首先对不同土地管理模式进行分析以了解其对土壤流失的影响,其结果用来优化未来的土地利用方式。另外采用LISEM研究耕作方向对水土流失的影响。该研究运用23种作物和10个坡度建立侵蚀敏感性矩阵,它描述的是不同土地利用和坡度的平均土壤侵蚀强度。建立的矩阵可用于优化土地利用方式和扩大其使用范围。     

基于SWAT模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响

近年来随着流域经济社会的快速发展,密云水库流域的土地利用格局也发生了明显的改变,作为影响流域非点源污染输出的主要因素,探讨土地利用格局的演变对非点源污染的影响对有效控制非点源污染具有重要的意义。该文以密云水库上游流域为研究区,从土地利用变化与污染过程相互作用的角度出发,开展流域非点源污染过程对土地利用变化的响应研究。基于流域1995年、2000年、2005年3期的土地利用数据,基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,模拟评价流域非点源污染负荷分布特征,并应用景观格局指数、典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)和通径分析等方法,从全流域和三级保护区等多空间尺度,量化分析流域土地利用及其格局时空变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明流域的非点源负荷与土地利用格局间存在着密切的联系。格局指数能累积解释流域非点源污染负荷变化的56.3%。污染负荷受土地利用格局的破碎度和形状的影响较大。通径分析的结果表明,耕地、林地面积比例、形状指数和斑块密度是影响研究区非点源污染负荷输出的主要因子,其中形状指数和耕地面积比例对TN、TP负荷的解释能力要明显高于其他指标。从空间尺度上看,各格局因子与非点源污染负荷的关系具有尺度效应,随着空间尺度的递增,格局对负荷的解释程度降低,在较小的尺度范围内,尤其是一级保护区的解释能力最高,达到62.9%,表明离水库越近的区域应是非点源防治高度重视的区域。