饮用水源地产水量时空变化及其影响因子——以云龙水库为例

[目的] 探究昆明市饮用水源地之一的云龙水库流域2001—2020年产水量时空格局变化及其影响因子,为水源地产水量服务功能的可持续发展、生态补偿机制和生态保护政策的制定提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型与ArcGIS空间地理分析工具分析产水量时空变化,采用多情景分析与差值比较法对影响因子进行比较分析。[结果] ①云龙水库流域产水量呈现季节性分布特点,多集中于夏季,2001—2020年产水量整体呈先下降后上升趋势,3期单位面积产水量均值分别为495,278,364 mm。②在空间格局分布上,产水量由西南向东北逐步增加,高值区位于东北部,低值区位于中部。③2001—2020年土地利用变化、降水量、潜在蒸散量对云龙水库流域产水量变化的贡献度依次为1.93%,85.66%,12.41%。[结论] 气候因子是影响云龙水库流域产水量变化的主导因子,土地利用类型变化最小,在土地利用类型中林地年产水量最高。未来在云龙水库流域应减少人类生产生活中向大气释放的废热,加强水源涵养林的建设与保护,降低人类活动改变下垫面性质对气候产生的消极影响。     

典型岩溶地下河流域水质变化与土地利用的关系--以贵州普定后寨地下河流域为例

岩溶地下水系统作为岩溶生态系统的一项脆弱因子,对土地利用变化有着少有的敏感性。以贵州普定后寨地下河流域为例,利用20余年的水化学系列资料,分析了农业活动加强、土地利用方式及灌溉系统改变对地下水的影响。发现无论是农业(工业)活动的加强、土地利用方式的变化,还是灌溉系统的改变,都会造成流域内地下水水质空间和时间的改变。其中既有不利的一面,如乡镇的快速发展,生活和工业污水的直接排放,农药和化肥的过度使用;也有有利的一面,如地表地下水库的联合调度灌溉,植被的种植(农用地恢复为林地)。因而在土地利用规划过程中,必须考虑到地下水脆弱性因素,树立可持续发展的资源观。     

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RS和GIS的小流域土地利用时空变化分析——以甘肃省天水市罗峪沟流域为例

根据甘肃省天水市罗峪沟流域1986年矢量格式的土地详查数据库,1990年、1995年和2001年的Landsat TM影像数据,利用地理信息系统和遥感技术,结合空间分析技术和数理统计方法,分析了天水市罗峪沟流域土地利用的数量变化和空间变化特征.明确了研究区主要的土地利用类型,研究区综合土地利用动态度和研究区主要的土地利用类型之间的转移及其速度.结果显示:近11 a该流域土地利用以耕地和林地为主,两者占土地总面积的80%以上;研究区1990-1995年综合土地利用动态度为0.23%,1995-2001年综合土地利用动态度为1.09%,1990-2001年综合土地利用动态度达0.89%;土地利用类型转移的主要方向是向林地转移,占总变化面积的86.82%.其次是转向草地.占总变化面积的10.93%.再次是转向耕地和未利用地,分别占总变化面积的1.183%和1.060%.耕地流向林地的转移速度平均每年35.67 hm~2;耕地的另一个主要流向是草地,其平均每年转移速度3.41 hm~2;未利用土地减少的幅度也比较大,其主要的转向是林地,平均每年转移速度6.09 hm~2;未利用地另外一个转移方向是草地,平均每年的转移速度是1.77 hm~2;河床地流出方向主要是林地,其平均每年转移速度是5.31hm~2;其次是未利用地和耕地,其平均每年的转移速度分别为0.58 hm~2和0.16 hm~2;还有其它各种类型之间的转移,其平均每年的转移速度相对较小.     

小流域综合治理方案的模拟与优化调控——以渭北旱塬淳化县秦庄沟流域为例

以渭北旱塬淳化县秦庄沟流域为例,分析了小流域系统内部生态、经济、社会三大子系统相互作用的关系。以水土保持为中心,以沼气池为纽带,生态、经济、社会治理目标为衡量依据,运用VENSIM软件构建SEE(社会-生态-经济)系统动力学模型,量化分析了生态、经济、社会3大子系统的综合治理效益,并对系统2011-2026年时间段内的发展趋势进行了模拟。模拟比较分析结果表明,方案3(人均产粮目标为350 kg的自给型模式)为水土保持生态设计的优化方案。该模式从源头上改变了秦庄沟流域系统恶化的趋势,可使生态系统中水土流失得到有效控制,消除点源面源污染;使流域的生态农业建设得到进一步发展,人均收入达到6 000元;可以在全流域实现饮水安全,出行便利和改善人居环境。     

不同时空尺度下流域景观格局与水质的相关性研究——以嫩江右岸典型子流域为例

流域景观格局与水质的相关关系依赖于研究的时空尺度,区分时空尺度的研究有助于为流域水陆一体化管理提供准确依据。以嫩江右岸典型子流域为例,从亚流域、河流廊道2个空间尺度,丰水和枯水期2个时间尺度,研究了景观格局与河流水质的相关关系,分析了相关关系的时空差异。空间尺度上的研究结果表明：（1）亚流域尺度上与水质指标相关性显著的景观指标个数较河流廊道尺度多;（2）随尺度增大,NO3—N,综合污染指数与林地景观百分比的负相关性先增后减,400m处负相关性最强;TDS,NH4—N,NO3—N,综合污染指数与耕地景观百分比的正相关性先增后减,300m处正相关性最强,300～400m是嫩江支流廊道管理的关键区域。时间尺度上的研究结果表明,丰水期与水质指标显著相关的景观指数个数较枯水期多;丰水期林地、草地和耕地景观与水质指标的相关性强,而枯水期建设用地景观与水质指标的相关性强。     

丰水型城市水资源承载力变化与提升途径——以南京市为例

丰水型城市既有一般城市的水资源承载力特征,又有其一定的特殊性。在分析城市水资源特性及利用方式的基础上,以丰水型城市南京市为例,采用综合评价方法,分析了2006-2010年南京城市水资源承载力的变化过程。结果表明,南京城市水资源承载力总体上呈增长态势,大致处于适载范围内,但承载力有限、波动明显。采用敏感性分析法分析了影响承载力变化的主要因素,进而选择人均GDP、万元GDP用水量、城市人均日生活用水量和污水处理率4项敏感性指标,开展了水资源承载能力提升途径的情景分析。在此基础上指出,提高生产、生活用水效率,节约宝贵水资源,辅以污水处理率的稳步提升是丰水型城市稳定和提升水资源承载力的主要途径,并根据不同城市类型提出了相应的提升建议。     

资源型城市土地利用变化与景观格局——以新疆克拉玛依市为例

[目的]分析将近20a新疆维吾尔自治区克拉玛依城市的空间扩展状况,为资源型城市空间扩展的数量特征研究提供依据。[方法]基于克拉玛依市1996,2000,2006,2011,2014年5个时段的Landsat影像,获取近20a不同时期的土地利用变化信息,计算土地利用转移矩阵、景观格局指数和主要景观组分的转移过程。[结果]1996—2014年研究区耕地、林地在大幅度增加,其面积由1996年的38.05,58.39km2增加为2014年的436.25,143.27km2。耕地在景观中所占的比例大幅度增大,破碎化程度增加。建设用地与水域面积也逐渐增大,其面积由1996年的20.40,31.62km2扩大为2014年的65.15,36.38km2,建设用地的斑块数量由1996年的888增加到2014年的1 792,斑块密度与边缘密度由0.12,1.14增加到0.24,4.03。[结论]1996—2014年克拉玛依市破碎化程度增加,有明显的集中化趋势,水体景观形状较为规则,破碎化程度较底。     

资源型城市土地利用变化及生态环境效应研究——以白银市区为例

资源型城市因“矿竭城衰”实施的产业转型可影响土地利用变化和生态环境状况,协调土地利用与生态环境的发展关系对改变传统的城市土地利用模式,促进人与自然和谐发展具有重要意义。基于ENVI软件,选取资源型城市白银市区1990年、2000年和2011年3期Landsat TM影像为主要数据源,运用土地利用动态度模型、动态转移矩阵、区域生态环境质量指数模型和区域生态环境质量贡献指数模型,定量分析了研究区域的土地利用变化特征及其生态环境效应。结果表明,21 a期间,白银市区建设用地面积一直增长趋势,耕地面积先增后减,未利用地面积一直呈减少趋势,林地、草地、水体基数小,面积变化总量不大;从整体来看,白银市区生态环境质量指数从1990年的0.087上升到2011年的0.126,生态环境质量朝着健康方向发展;耕地和未利用地对白银市区生态环境质量改善的贡献率最高,林地和水体对白银市区生态环境质量退化的贡献率最高;耕地、未利用地、林地、水体是影响区域生态环境变化的重要因素,其中耕地是主导因素。