钦江流域土地利用/覆被变化对径流产沙的影响

以钦江流域为研究对象,在GIS软件的支持下,构建研究区SWAT分布式水文模型,以径流和泥沙实测数据对模型进行校准和验证,结果显示相关系数R2高于0.9,Nash-Sutcliffe系数高于0.8,模型模拟精度较高。在固定天气因子等不变的情况下,基于1990、2008年两期土地利用数据,模拟研究区1968—2008年径流产沙过程,并分析土地利用/覆被变化对水文效应的影响,结果表明:1990—2008年土地利用变化主要表现为林地、水田面积减少,旱地、草地、水域和建设用地面积增加;与1990年土地利用情景相比,2008年土地利用情景下径流和输沙总量均增加,土地利用变化对产流影响较小,对产沙影响较显著;由土地利用变化引起的月均径流产沙变化量为汛期增幅大于非汛期;土地利用变化对枯水年径流产沙过程影响最大,平水年次之,丰水年影响最小。     

基于SWAT模型的不同土地利用结构对流域水沙的影响

为明确不同土地利用结构对流域产流产沙及其过程的影响,以黄土高原沟壑区典型小流域罗玉沟流域为例,基于1986-2000年气象资料,以该流域4种主要土地利用类型及调整后的土地利用结构为假设情景,通过SWAT模型模拟探讨土地利用结构对流域水沙的影响.结果表明:1)与1995年土地利用结构下的产流产沙量相比,极端情景下,林地和梯田可分别减少径流56.86％、11.97％,减少泥沙达80％以上;2)林地集中分布较分散分布的水沙量最大可分别减少4％、27％左右,但集中程度可能存在一个阈值,大于该阈值后流域产流产沙量无太大变化;3)相同面积比例的土地利用类型在流域中分布位置不同,流域出口的产沙量也较1995年有不同程度减少,最大可减少26.79％,产流量无明显差异,但流域内部产流产沙过程有所不同,林地分布在上游时,流域上中游的水沙量最低.因此,调整流域土地利用结构时可适当提高林地集中程度;重视流域上游尤其是源头的土地利用结构优化,在流域产流产沙源头可采取减水减沙效果更好的植被措施,梯田等受人类活动影响的措施尽量布设在流域中下游.     

局地气候条件下的土地利用空间格局分析——以湖南醴陵市为例

利用Landsat7 ETM+影像、土地利用现状图、地形图及多年平均的降水、气温、≥0℃积温、日照时数等气候指标的空间分布数据,借助RS/GIS软件,通过对各气候指标进行分级处理、空间叠加分析等过程,研究了局地气候条件下土地利用的空间分布特征.结果表明:①研究区林地覆盖率为54.7%,耕地占区域总面积的29.0%,其中水田和旱地的面积比为7.7:1;其他土地利用类型占研究区总面积的比例分别为园地1.7%,城乡居民用地7.4%,工矿用地0.8%,水域4.3%,未利用地2.1%.②局地气候条件下土地利用的空间分布具有较明显的规律性,表现为随气温升高和积温增加,林地分布比例减少,水田、旱地、园地、城乡用地等均呈增加趋势;降水分布对土地利用格局的影响相反,即随降水增加,林地比例增加,水田、旱地、城乡居民用地、工矿用地等则减少;日照时数对区域土地利用格局的影响并不显著,但在流域尺度上对土地利用结构的差异有贡献.     

2003—2009年湖南省醴陵市土地利用动态变化研究

根据2003年、2009年遥感数据,从数量结构、空间格局和类型转换3个角度对湖南醴陵市土地利用动态变化进行了定量分析,研究结果表明:6 a来,醴陵市旱地与园地面积锐减,林地面积大幅度增加,城乡居民工矿用地逐年增加;醴陵市土地利用景观变化的强度和方向在不同地貌区存在明显差异,岗丘区和低山丘陵区的土地利用变化较大,而山地区的土地利用变化相对缓慢;土地利用类型转换主要表现为水田、旱地、园地、林地转变为城乡居民工矿用地,水田、旱地、园地和未利用地转换成林地,园地转换为旱地,未利用地单向转移,新增建设用地主要分布在丘岗区、低山丘陵区,而林地增加主要集中在北部山地区。醴陵市经济发展必须重视和解决经济发展与农地保护间的矛盾,为长株潭城市群发展提供可持续的区域性生态保障。     

基于碳汇生产理念下的县南沟流域退耕还林工程实施效果评价

县南沟流域是黄土高原的典型退耕区,退耕还林工程改变了其土地利用结构,从而对流域碳汇量及碳汇生产格局产生了重大影响。该文以此为切入点,根据各种土地利用类型特点,采用相应模型估算出县南沟流域1999—2012年林地、草地、园地、耕地和建设用地的碳汇量与碳源量,通过分析流域碳汇的变化,对退耕还林工程实施效果进行评价,以期为退耕还林工程评估方法的完善提供支撑。结果表明:退耕还林工程显著增加了碳汇量,使农户成为实际的碳汇生产者;林地是主要的碳汇用地,林地固碳量随林地面积增加增长迅速;耕地固碳量在耕地面积减少的情况下通过耕作方式和种植结构的改变维持稳定;不同区位、不同退耕力度形成土地利用结构差异,导致碳汇差异;实证结果同时表明,退耕林草地是CDM框架下主要碳汇生产来源,近期应注重提高退耕林质量,并减少农业生产中的化肥用量、增施有机肥。通过建立碳交易机制,将碳汇商品化,可进一步提高退耕还林工程效应,稳固退耕还林工程成果。     

基于SWAT模型的衢江流域土地利用变化径流模拟研究

以衢江流域作为研究对象,收集流域植被、气候、土壤、水文和地图资料,基于ArcGIS 10.3平台建立了衢江流域SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。结果表明:率定期和验证期模拟月径流与实测值的相关系数(R2)大于0.83,纳什系数(Ens)大于0.69,模型可以较好地模拟衢江流域径流过程。2000—2015年衢江流域土地利用类型均以林地和农地为主,二者约占流域总面积的98%,其他土地利用类型面积合计不足2%;研究时段内,建设用地面积大幅增加,其他土地利用类型变幅较小。2000年、2005年、2010年、2015年四期土地利用情景下月径流过程变化趋势基本一致,2015年径流量比2000年增加0.27%,水量平衡各分量在四期土地利用情景下差值为1.1～3.8mm。不同情景模拟分析发现,流域内草地面积较小,草地转化为林地对地表径流和水量平衡的影响较小,而农地全部转化为林地,地表径流比当前土地利用模式减少15.0%,同时深层水分渗漏增加5.7%。因此,2000—2015年土地利用方式的微小变化不会显著影响衢江流域径流和水量平衡,研究区林地面积持续增加,将进一步减少地表径流,增加深层水分渗漏,补给地下水。     

黄土丘陵区土地利用格局与生态系统服务价值分析——以中庄流域为例

土地利用、生态系统服务价值的研究对区域生态建设具有重要意义,以黄土高原半干旱黄土丘陵区中庄小流域2000年,2005年和2010年3个时期的土地利用类型为研究对象,利用“3S”技术和生态系统服务价值计算方法,对该流域土地利用类型和生态系统服务价值进行了研究,结果表明:2000-2005年土地利用类型发生了较大的变化,2005-2010年土地利用类型变化较小,10a间土地利用变化主要表现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加).研究区域总体生态服务价值呈上升趋势,不同土地利用类型生态服务价值也体现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加),土地利用面积与生态系统服务价值具有较强的相关性,退耕还林工程和国家“十五”、“十一五”项目的实施,增加了区域生态系统服务价值.     

1980—2020年渭河中上游流域土地利用演变及其对径流的影响

[目的] 研究渭河中上游流域不同土地利用情景下径流的响应规律,为渭河中上游流域的发展规划及水资源管理提供科学支撑。[方法] 基于1980—2020年土地利用数据,分析流域40 a的土地利用变化特征,并结合SWAT模型,设置5种历史土地利用情景、两种综合土地利用情景和3种极端土地利用情景,探究径流在不同土地利用情境下的响应。[结果] ①流域40 a间耕地、水域及未利用土地面积逐渐减小,林地、草地和居民用地面积逐渐增加。②1980—2020年共5个时期模拟年均径流深分别为72.24,72.27,72.31,71.86,72.25 mm,退耕还林、退耕还草、耕地型、林地型及草地型模拟年均径流深分别为68.59,69.70,72.60,64.81,66.82 mm。[结论] 40 a间土地利用类型的变化对渭河中上游流域径流的影响小于10%;退耕还林、退耕还草对径流主要起抑制作用。在3个极端土地利用情境下径流大小为：耕地型＞草地型＞林地型,且耕地型与林地型、草地型情境下的差异明显。     

基于RS和GIS的退耕还林模式对三峡库区黑沟小流域生态服务价值的影响

土地是各种陆地生态系统的载体,土地利用方式的变化必然影响生态系统的结构和服务功能.中国已采取退耕还林等多种措施来调整土地利用结构,提高生态系统功能.在Constanza生态系统服务价值理论基础上,结合有关中国陆地生态系统单位面积生态服务价值的研究成果,基于RS和GIS手段计算了三峡库区黑沟小流域在模式A(不实行退耕还林)、模式B(>25°坡地退耕还林)、模式C(>15°坡地退耕还林)等3种模式下流域尺度生态系统服务价值的变化.结果表明:与模式A相比,模式B耕地面积减少了20.3%,林地面积增加了66.9%,未利用地面积减少了34.8%,全流域生态服务价值增加了18.3%;模式C耕地面积减少了51.2%,林地面积增加了149.9%,未利用地面积减少了49.3%,全流域生态服务价值增加了38.7%;林地对生态系统服务价值的贡献最大.退耕还林工程的实施,在保护环境、治理水土流失等方面具有显著作用.     

黑河水库非点源污染时空分布研究

[目的]对黑河水库上游流域进行非点源污染模拟与分析,为水库水环境质量改善提供科学支撑。[方法]采用非点源污染—SWAT模型对流域内水文站2002—2008年的实测降雨、逐月径流以及泥沙及水质数据进行率定与验证,并对流域的非点源污染进行分析。[结果](1)非点源污染的产出主要集中在汛期(6—10月)且与降雨成正相关关系;(2)流域内降雨量分布从南向北、从山区向平原递减,径流深与降雨量成正相关,泥沙、非点源负荷的空间分布与降雨量相反;(3)不同土地利用类型单位面积的非点源污染产出不同,耕地最大,草地次之,林地最小;(4)面积耕地减少,污染负荷显著减少,耕地转换为林地的效果优于耕地转换为灌木林,退耕还林还草可有效减少流域内非点源污染负荷。[结论]黑河水库非点源污染主要发生在下游汛期6—10月,退耕还林、减少施肥可有效控制区域非点源污染。     

基于R/S分析和Mann-Kendall检验的定西市气温降水变化特征

黄土丘陵区生态脆弱、环境恶劣,对气候变化的响应复杂而敏感。研究以地处黄土丘陵区西南缘的定西市为研究对象,采用线性方程、5 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验、R／S分析等方法,基于逐日气象数据,以此分析定西市1960—2004年间气温和降水的动态变化,以期为该地区合理开展农业生产和植被恢复提供依据。结果表明:（1）温度方面,45 a来,定西市气温呈上升趋势,其Hurst指数H > 0.5,表明在之后的一定时段内气温将持续上升,1994年为定西市气温突变开始的时间;同时,升温速率表现出明显的季节性差异;定西市极端气候变化显著,最大增温趋势出现在冬季,暖冬现象较为明显。（2）降水方面,1960年以来定西市降水量呈下降趋势,且以夏秋季下降为主,降水量变化无明显的突变现象,其Hurst指数H < 0.5,说明未来将呈现反持续性趋势。定西市未来气候将由暖干型向暖湿型转变。     

基于RS和GIS巫山县20年土地利用特征变化及其预测研究

巫山县地处三峡库区腹地,不仅是三峡移民安置区重点建设区域之一,更是研究三峡库区土地利用变化的典型个案。以巫山县1990年和2010年的Landsat TM遥感数据为主要数据源,基于RS和GIS技术获取研究区的土地利用数据,应用土地利用变化模型探究该区域20年间土地利用时空演变特征,借助Markov模型建立其土地利用格局预测,探究今后土地利用类型变化特征和发展趋势。结果表明:研究区地利用类型总体呈现出以林地、草地和耕地为主体的农林生产格局现状;20年间林地、草地、园地、水域和居民工矿用地面积增加,耕地和未利用地面积减少,水域和耕地面积增加和减少的最多,分别为47.67 km²,136.10 km²;林地和水域具有较高的未变化率（保留率）,未利用地变化率最小,林地和耕地之间具有较高的转换率,林地新增面积最大,变化速率最小,居民工矿用地变化速率最大;2090年后,研究区土地利用基本达到相对稳定状态,林地、耕地、草地、水域、居民工矿用地、未利用土地和园地的面积比重分别为52.96%,6.15%,26.69%,8.71%,1.38%,0.04%和3.97%。     

土地利用/土地覆被变化环境效应研究

土地利用/土地覆被变化（LUCC）是全球变化研究的重要方向之一。土地利用/土地覆被变化的环境效应问题一向都是研究的重点。结合近年来土地利用/土地覆被变化在环境方面的一些研究进展,综述了土地利用/土地覆被变化对全球气候、大气质量以及区域土壤、水文和生物多样性的影响,并提出了黄土高原地区土地利用/土地覆被变化研究亟需解决的一些问题。     

气候及下垫面变化对嘉陵江流域径流与输沙的影响

为定量评价气候、下垫面2种驱动因子的变化对嘉陵江流域产流输沙变化的贡献率,采用SWAT模型,对嘉陵江流域1975年以来的径流和输沙过程进行模拟,通过模型控制变量的方法,分析嘉陵江流域径流和泥沙变化的驱动因子.结果表明:1988-2010年的23年间,由于下垫面变化,导致嘉陵江流域径流总量比1956-2010年的平均径流总量减少了1718.54亿m3,输沙总量减少了14.62亿t,下垫面变化对径流量减少的贡献率为76.19％,对输沙量减少的贡献率高达91.8％;因此,说明下垫面变化是造成嘉陵江流域径流量和输沙量变化的主要原因.     

华北平原城郊类型区土地利用及景观格局变化研究——以衡水市桃城区为例

基于Landsat TM影像数据,应用ArcGIS软件和景观生态学方法,分析了城郊类型的桃城区1996~2000年间的土地利用空间格局变化。结果表明,该区土地利用类型以耕地、建筑用地为主,1996年二者总面积占全区面积的93.45%,2000年略降为85.8%。园地、农村居民点面积增加迅速,分别增长了7.65%和4.72%,小麦、棉花面积下降较快,各下降了7.37%和8.58%。土地变化主要表现为小麦向农村居民点、小麦向园地、棉花向小麦、农村居民点向城镇的转移。采用斑块平均面积、分维数、优势度指数和破碎度指数等景观指数分析了桃城区的景观动态变化特征,发现桃城区正处于乡村向城镇化发展的过渡状态。     

念青唐古拉山东段八盖乡地区近40年冰川与气候变化研究

基于1970年航空像片和1999年、2011年ETM⁺数据,利用决策树分类和目视解译方法提取念青唐古拉山东段八盖乡地区关星冰川、麻果龙冰川、若果冰川、江普冰川和那龙冰川的冰川边界,研究了上述5条冰川近40 a进退变化及其与气候变化的关系。结果表明:1970—2011年间,研究区5条冰川整体呈萎缩态势,冰川总面积减小了216.52 km²,其中1970—1999年各条冰川退缩速率（面积和末端）均大于1999—2011年,冰川退缩具有减缓的趋势,分析研究区附近气象资料可知,降水增加是冰川减缓退缩的主要原因。近40 a来研究区5条冰川面积退缩速率和冰川末端海拔呈反相关关系,冰川面积退缩速率随冰川末端海拔升高而降低,江普冰川的末端海拔最低,为3 179 m,其退缩速率最大为 1.75 km²/a,关星冰川末端海拔最高,为4 276 m,其退缩速率最小为0.38 km²/a。依据丁青站温度和降水数据,对研究区未来十几年冰川变化情况作初步预测,认为研究区冰川将处于加速退缩状态。     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

近54年濮阳市降水变化特征及突变分析

采用线性趋势分析和t检验、滑动t检验方法对濮阳1954年12月-2008年11月的月、季、年降水资料进行综合分析。结果表明:濮阳年降水量总体呈减少趋势(-8.66mm/10a,|t|=1.5694t0.05/2=2.0084);按季节分析,春季降水量有增多趋势,冬、夏、秋季降水量均呈减少趋势(春季,3.66mm/10a,|t|=0.3773;秋季,-8.85mm/10a,|t|=0.7076;夏季,-3.33mm/10a,|t|=0.1;冬季-0.14mm/10a,|t|=-0.06);按月分析,2-3月和5-7月降水量总体呈增多趋势,其余月份降水量均为减少趋势。突变分析结果显示,当地的降水存在明显突变现象,70年代中后期-80年代初突变明显,年和5月份的突变极显著,3月、5月和11月突变前后的距平百分率差值达59~64个百分点,春、秋季突变前后的距平百分率差值也在30~40个百分点;90年代末-21世纪初也存在突变现象,7月份突变极显著,3月和7月突变前后的距平百分率差值在52~77个百分点,春、夏季突变前后的距平百分率差值也在29~31个百分点。降水日数随年代变化也有减少的趋势,平均减少1.8d/10a(|t|=1.9037t0.1/2=1.6684)。暴雨天气发生时间在逐渐提前。强降水日数的多、少与该年代降水量偏多、偏少的趋势相一致。     

Distinct and combined impacts of climate and land use scenarios on water availability and sediment loads for a water supply reservoir in northern Morocco

The objective of this study was to examine the impacts of climate and land use changes on water availability and sediment loads for a water supply reservoir in northern Morocco using data-intensive simulation models in a data-scarce region. Impacts were assessed by comparing the simulated water and sediment entering the reservoir between the future period 2031–2050 and the 1983–2010 reference period. Three scenarios of land use change and two scenarios of climate change were developed in the Tleta watershed. Simulations under current and future conditions were performed using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. The simulations showed that climate change will lead to a significant decrease in the annual water supply to the reservoir (−16.9% and −27.5%) and in the annual volume of sediment entering the reservoir (−7.4% and −12.6%), depending on the climate change scenarios tested. The three scenarios of land use change will lead to a moderate change in annual water inflow into the reservoir (between −6.7% and +6.2%), while causing a significant decrease in sediment entering the reservoir (−37% to −24%). The combined impacts of climate and land use changes will cause a reduction in annual water availability (−9.9% to −33.3%) and sediment supplies (−28.7% to −45.8%). As a result, the lifetime of the reservoir will be extended, but at the same time, the risk of water shortages will increase, especially from July to March. Therefore, alternative water resources must be considered.     

开都河流域气候变化特征及其对径流的影响简

采用Mann-Kendall趋势及突变检验、R/S的Hurst指数以及线性回归、滑动平均等方法,分析开都河流域1960-2010年的气温、降水及径流量指标,揭示该流域气候变化及径流响应的特征和长期趋势.结果表明,开都河流域近50年的气温、降水及径流量均呈显著增加趋势,增长率分别为0.027℃/a、0.863 mm/a和0.625 m3/a,其相应的突变年份分别为1993、1986和1996年.流域内山区既是气温增温最大的地区,也是降水增加最显著的地区.在气候变暖背景下,山区年均温及春、夏、秋3季升温比绿洲区的响应更为显著,但在绿洲区冬季升温则更为显著;山区降水量增加趋势较绿洲区显著.在过去50年,开都河径流突变前后多年平均径流量增加了9.96亿m3,对该流域工农业发展、生活以及生态可持续发展产生了很大的影响.