文峪河流域景观格局动态及其驱动力分析

以文峪河流域为研究对象,分析流域2000—2018年景观格局数量动态的面积、转移及速度特征.从斑块类型尺度与景观尺度2个层面选取景观指数分析流域近18年的景观格局动态,并在流域尺度上沿城市—林区梯度线分析沿线景观格局指数的梯度分布,基于数量统计模型对景观格局动态驱动力进行研究.结果表明,流域耕地、林地、草地面积有所减少...     

基于灰水足迹的长江经济带耕地利用生态效率时空分异特征

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角,基于SBM-Undesirable模型、空间自相关分析及马尔可夫链模型探明2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率时空格局及演变趋势。研究表明：1）长江经济带2000—2020年平均灰水足迹值呈现先增后减趋势,2015年后下降态势更为明显。在空间上呈现为“东西高,中部低”的空间分布特征,灰水足迹高值区域主要集中在粮食主产区省份。2）2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率持续下降,效率均值处于0.5～0.8之间,存在较大提升空间。在空间上呈现高值区域多沿水系分布的特点。3）长江经济带市域耕地利用生态效率存在显著空间正相关性,以研究时段演变趋势来看,耕地利用生态效率的演进存在路径依赖,难以实现“跨越式”提升。因受到邻域背景影响,在空间上易显现出“俱乐部收敛”现象,“高-高集聚”与“低-低集聚”分布更为常见。可在农业生产重点区域采用差异化精准农业模式,需重视区域间动态协同发展,完善联防联治的面源污染防控机制,积极引导耕地利用生态效率高值区域逐步形成集中连片,同时对于耕地利用生态效率低效区提供财政与政策支持。研究结果可为各地区探索耕地利用可持续发展模式与农业生产活动中水生态环境保护提供参考依据。     

长三角地区景观生态风险与人类活动强度的响应及其时空关联

人类活动是诱发区域生态风险的重要因素,但生态风险与人类活动在不同尺度下的表征效果不一,响应程度不同,从多尺度科学地研究区域景观生态风险与人类活动强度的关联特征对于协调区域人地关系地域系统矛盾,推动地区可持续发展具有重要意义。该研究以长三角地区为研究对象,基于1990—2020年4期土地利用、夜间灯光、人口空间分布数据,建立市域、县域、格网三级尺度,构建景观生态风险及人类活动强度评估模型,刻画不同尺度下二者的时空响应特征,并基于Copula函数、双变量空间自相关及耦合协调度模型,揭示景观生态风险与人类活动强度的时空关联性。结果表明：1)1990—2020年间不同尺度下长三角地区景观生态风险均呈现北高南低的空间分布格局,且高风险地区持续减少,低风险区均呈增加趋势,其中市域尺度下高风险地区的减势最明显,而县域尺度下,低及中低风险区总体增势最为显著;2)1990—2020年间不同尺度下长三角地区人类活动强度均呈现东北高西南低的空间分布格局且高强度区域均呈现显著上升趋势,而低强度区域均明显下降,其中格网尺度下高强度区域增幅最大,达13.42个百分点,市域尺度下低强度区域的减幅最为明显,达9.76...     

黄土丘陵区丰水年产流产沙特征分析

设置标准径流小区进行长期定位监测,探讨天然降雨条件下,流域内不同土地利用方式对坡面产流产沙的影响,以期为该流域土地利用规划、水土流失综合治理、生态环境改善提供理论依据.基于汾河上游阳坡小流域内2种坡度、6种不同土地利用方式的8个径流小区,开展自然降雨观测、径流泥沙观测.结果表明:(1)试验期降雨超过多年同期平均雨量,属...     

黄河干流梯级水库补偿调节方案风险分析

本文以黄河干流梯级水库补偿调节为例,系统分析了补偿调节方案的主要风险因素,提出了多因素组合风险估计的蒙特卡罗(Monte-Carlo)随机模拟技术,并根据风险指标对补偿调节方案的风险做出评价。结果表明,研究建立的补偿调节方案风险模型是合理可行的。     

塔里木河流域水量变化对生态环境影响分析

本文以塔里木河流域的10个水文站1961~2000年观测资料为基础,对塔里木河流域的径流变化及其对下游生态环境影响进行了分析。分析得出:(1)20世纪60年代以来,塔里木河各源流的出山口径流量增加23.82×108m3,增幅达14.97%,但是,能汇入塔里木河干流的水量并没有增加,而且比60年代减少了8.8×108m3,减幅达17.41%。(2)近40年以来,由于塔里木河干流上中游地区的耕地面积急剧扩大,用水量剧增,使下游的来水量比60年代减少7.72×108m3,减幅达76.13%。(3)由于塔里木河上中游耗水量的增加,塔里木河下游来水量逐年减少以至断流,由此造成下游生态环境出现较大的变化,主要表现有:河水盐化严重,灾害性天气出现的次数大幅增加,河道断流,地下水位下降,天然植被严重衰败,沙漠化过程加重。(4)实施塔里木河流域水资源的统一管理,统筹分配上、中、下游水量,调整大农业生产方向,完善流域节水改造配套工程,发展节水型农业,是塔里木河下游受损生态环境恢复与重建的关键。     

基于初始水权分配的阿克苏河流域适时水权管理研究

阿克苏河是塔里木河来水量最大的源流。近几十年来,由于用水量的增加,进入塔里木河干流的水量逐年减少,导致塔里木河下游生态环境急剧恶化。为了改善下游的生态环境,完成向塔里木河干流输水目标的任务,阿克苏河流域建立了基于初始水权分配的适时水权管理系统。提出了适时水权的概念,将适时水权分为四个等级,并分别阐述了各级适时水权的确定及管理。最后举例说明了阿克苏河流域适时水权的实践情况及意义。     

塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化研究

早在4000年前的原社社会,塔里木河(以下简称塔河)下游绿色走廊已经形成。在近百年的历史中,前20年是绿色走廊的兴盛时期,自20世纪20年代中期以后,绿色走廊开始近代历史上的衰败过程,特别是近50年来塔里木河上中游的水土开发活动,使得下游地区的来水量骤减并中断有近30年的历史,从而引发了下游绿色走廊的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。为了改善塔河下游地区的生态与环境、抑制土地退化的加剧、挽救濒临灭绝的下游天然植被,截止2005年11月共向该地区输水7次,断流30年的塔里木河下游完成了第四次应急输水后,大体达到维系下游生态的必须水量,输水使河道两侧植被生长状况发生明显改善,生物呈多样化变化。笔者在1998年5月,2002年10月和2004年5月三次对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果基础上和实地考察资料相结合,对塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化进行探讨。     

黑河分水对中下游水环境的影响

黑河流域水资源紧缺,区域生态环境十分脆弱。分析表明分水对中游会产生一定的负效应:分水引起地表水与地下水转化减弱,同时对地下水的开采有增加的趁势,叠加作用的结果使得中游地区水环境恶化,地下水位下降1.3~2.7 m,地下水储量减少约8.2×108m3,给中游绿洲植物的生长带来潜在威胁;而对下游有一定的正效应,增加了下游的入境水量,下游的河岸地下水位抬升幅度在横向上0.4~0.6 m,纵向上0.3~3.1 m,有效地改善了下游的水环境,从而使下游的生态环境的恶化得到一定程度的遏制,植被覆盖明显增加。但对黑河中、下游水质变化监测还需要进一步加强。     

结合光谱降维的IPSO-SVR水体总磷浓度预测模型

[目的] 选择最优模型对水体中总磷浓度进行预测,为准确、实时、高效检测水资源状况提供支持。 [方法] 以2021年在长江中下游武汉—安徽地区采集的水质样本作为研究对象,首先,对采集到的长江光谱数据进行最大最小归一化和均值中心化两种预处理操作以便统一数据的范围和均值点,并使用核主成分分析(KPCA)技术对预处理后的光谱数据进行降维操作。选取方差解释率为99.6%下的6个特征向量进行后续预测模型的训练,接着在原有粒子群算法的基础上引入自适应惯性权重更新公式和遗传—模拟退火变异思想,提高算法的寻优能力。使用改进的粒子群优化算法对支持向量回归模型中的超参数组合进行寻优,对支持向量回归模型使用输出的结果进行预测模型的训练,最后使用测试集数据进行总磷浓度的预测。 [结果] 提出了一种结合光谱降维的改进粒子群优化算法(IPSO)结合支持向量回归(SVR)的水体总磷含量预测模型。通过和当前预测性能较好的几种机器学习模型进行精度的比较发现,该试验模型对长江水体总磷浓度进行预测时决定系数(R²)为0.973 920,均方根差(RMSE)为0.003 012,平均绝对误差(MAE)为0.002 105。 [结论] 使用光谱数据结合降维技术、粒子群优化算法和机器学习模型的算法融合模型检测水体总磷浓度可行性强,精确度高,且拟合效果良好。