土地利用覆盖对洞庭湖流域水土流失影响

利用不同时相的遥感影像解译成果数据,在地理信息系统软件支持下,分析鄱阳湖流域土地利用时空格局、土地利用类型的变化趋势及其变化速率等。研究结果表明,自1985-2010年近25年来,鄱阳湖流域的主要土地利用类型为林地和耕地;研究期内,工矿居民点用地、林地和水域面积增加,而耕地、草地和未利用地面积减少;工矿居民点用地增加来源主要为耕地,林地来源主要为耕地,水域来源主要为未利用地;从土地利用稳定性来看,工矿居民点用地相对不稳定,从流域分析来看,鄱阳湖区的土地利用相对最不稳定。

太湖流域水土流失评价技术与综合防治体系研究

随着社会经济的发展,不合理土地利用方式/土地覆盖变化造成的非点源污染已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一。长江流域,特别是长江中上游地区是我国水土流失的重点地区之一。水土流失将泥沙和土壤中的营养元素、残留的农药、化肥及动植物残体带入水体,使水体悬浮物、化学需氧量、总磷、总氮等含量增加,水质污染加重,这是造成长江干流汛期水质变差的主要原因。虽然针对长江流域的研究很多,但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视。在分析当前长江流域非点源污染现状和3s技术的基础上,提出建立基于土地利用/覆盖变化的长江流域非点源污染模拟信息系统,并结合3s技术勾画出该系统的框架。该系统的建设和应用,对维持流域生态平衡,采取合理的土地管理方式,保护长江水资源的可持续利用,特别是三峡库区的生态安全具有重要意义。

为了保持太湖流域在经济高速发展过程中的生态平衡，保护水土资源及流域农村环境，稳定农业生产，抑制面源污染（降雨径流污染），解决土地退化和太湖水质污染及富营养化问题。作者以太湖流域宜溧山区的溧阳市为例，探讨了太湖地区中小尺度水土流失评价区划技术与综合防治体系理论与实施办法，试图形成具有太湖流域特色的水土流失防治模式———“苏南模式”。其内容与主要成果如下：（１）采用定性讨论与定量分析相结合的方法，对影响水土流失的气候因素、土壤因素、地质因素、地形因素、植被因素和人为因素进行了统计分析与评价，总结、归纳了各因素对水土流失影响的一般规律；（２）在对影响水土流失单因素分析评价的基础上，选取坡位、坡形、坡度、土壤类型、有效土层厚度、植被盖度、土地利用类型７个指标为自变量，土壤侵蚀模数为因变量，利用数量化模型ｉ对８７块模式地进行了回归分析，获得如下土壤侵蚀预测模型：ｙｋ＝ｂ０＋∑ｐ１＋１ｊ＝１∑ｍ１ｉ＝１ｂ（ｊ，ｉ）ｋ（ｊ，ｉ）＋∑ｐｊ＝ｐ１＋１ｂ（ｊ）ｘｋｊ其中ｙｋ是第ｋ点的因变量值，ｋ（ｉ，ｊ）表示第ｋ点第ｊ定性因子第ｉ等级的反应，ｘｋｊ表示第ｋ点第ｊ定量因子的观测值。ｂ０是常系数，ｂ（ｊ，ｉ）表示第ｊ定性因子第?

以洮河流域为研究区，基于swat模型模拟，从多年平均径流、典型年径流和径流波动性等3方面探讨土地利用变化对河川径流过程的影响．结果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用变化背景下，上游甘南片区径流量减少、下游黄土片区径流量增加；土地利用变化对上游枯水年径流和下游丰、平水年影响较大；对洮河上游甘南片区径流波动有微弱抑制，使洮河下游黄土片区的径流波动有一定的增强．

基流是干旱区最重要的枯季水文特征之一,在维持河川径流和维护流域生态安全等方面具有重要意义。基于宁夏清水河流域上游1980年、1995年、2000年、2013年四期土地利用数据及原州水文站1984—2014年日径流资料,采用枯季径流分割法进行了基流分割,分析了流域基流、基流指数与景观格局指数之间的相关关系,研究了流域景观格局变化对基流的作用。结果表明:(1)30年中,草地是清水河上游的主导性景观类型。流域景观多样性随时间的推移逐渐增加,整体向好;(2)1984—2014年,清水河上游径流量呈显著减少趋势(p<0.01),基流量呈极显著减少趋势(p<0.001);(3)景观格局指数与基流量的关系较径流量密切,基流量与面积加权平均形状指数(shapeam)、斑块结合度(cohesion)、最大斑块指数(lpi)、斑块丰富度密度(prd)、周长—面积分维数(pafrac)这5个指标的相关性较高,其中与shape_am,cohesion,lpi呈显著正相关,与prd,pafrac呈显著负相关。研究结果可为清水河上游流域生态建设提供科学依据。

以洮河流域为研究区，基于swat模型模拟，从多年平均径流、典型年径流和径流波动性等3方面探讨土地利用变化对河川径流过程的影响．结果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用变化背景下，上游甘南片区径流量减少、下游黄土片区径流量增加；土地利用变化对上游枯水年径流和下游丰、平水年影响较大；对洮河上游甘南片区径流波动有微弱抑制，使洮河下游黄土片区的径流波动有一定的增强．

以滇池流域为研究对象,根据1976年、1987年、1999年、2007年、2015年5个时间节点下的tm遥感影像图为数据基础,采用erdas进行相应监督分类,通过eviews实证研究流域范围内土地利用变化对水体污染指标的影响.结果表明:(1)滇池流域的土地利用在近40年来发生了明显的改变,其中建设用地显著增加,耕地和其他地类显著减少,水域和林地变化不明显.(2)滇池流域的水体显著受到近40年来土地利用变化情况的影响而呈现日趋恶化的趋势,如无进一步的土地利用改进措施,随着建设用地的增加,可能会进一步恶化.

利用滇池流域2008年tm影像数据和入湖河流67个监测点的水质数据,以子流域为基本研究单元,从子流域综合分析和子流域分类分析两个角度,研究土地利用类型(国家分类标准)对入湖河流水质的影响.结果表明,21个子流域单元的水质污染指标(codmn、tp、tn、nh3-n)与居民点及工矿用地呈显著正相关,与耕地、林地、草地呈负相关.对整个流域而言,城镇及工矿用地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了耕地的贡献;根据土地利用结构和空间分布格局的差异,将滇池流域的21个子流域分为3类(城镇及工矿用地为主、耕地为主、林地为主).分类分析表明,水质污染指标与居民点及工矿用地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关.同时,讨论了土地利用空间格局差异对水质的影响,说明土地利用比例结构和分布格局对水质亦具有重要影响,

人类进入21世纪，土地利用与生态环境的关系日益受到重视。土地利用与生态环境的和谐共生一直以来就是人类追求与自然和谐共处的重要目标，但其失败的案例却时常充斥着人类生存与发展的历史进程。水土流失现象就是一种人类利用土地的不当造成的环境生态的破坏。在我国，黄土高原的水土流失现象要最为典型与严重。

通过小流域的降雨形成径流及土壤流失定点定位的试验研究,分析了三者(降雨径流水土流失)的主要成因,找出了基本规律及经验预报方程。

随着鄱阳湖流域开发进程加快,土地利用类型势必发生转移,从而对鄱阳湖流域的生态环境产生影响。为了能反映鄱阳湖流域由于土地利用变化对土壤侵蚀的影响效应,本文通过采用3s技术手段,获取鄱阳湖流域土地利用空间数据与土壤侵蚀数据,引入土地利用变化转移矩阵指数和土壤侵蚀强度指数,对鄱阳湖流域土地利用变化和土壤侵蚀效应空间关系进行定量分析。结果表明:①1985年～2000年间,影响鄱阳湖流域土壤侵蚀强度变化的土地类型主要集中在农田、林地和草地,而水域、工矿居民用地与未利用地三种土地类型对土壤侵蚀强度变化总体变化不大;②加重土壤侵蚀强度的主要是林地转化为农田、林地转化为草地、草地转化为农田;而土地利用类型农田转化为林地、林地内部之间的转化减轻了侵蚀强度。土地利用类型和土壤侵蚀强度之间的定量研究结果反映了土壤侵蚀效应的变化,与鄱阳湖流域的水土流失现实情况一致。

选取位于长江三峡水库小江支流回水末端的汉丰湖流域为研究对象,运用arcgis空间分析与统计分析方法,分析了汉丰湖流域河岸在不同缓冲区尺度的土地利用格局,并建立了河岸不同尺度缓冲区内土地利用与河流水质的关联.结果表明:(1)林草地在各个缓冲区尺度内均对cod、nh3-h、tn、tp具有一定的削减作用,对水体质量保护起着积极作用.(2)建设用地、耕地在各个尺度缓冲区内与cod、nh3-h、tn、tp呈正相关,表明建设用地、耕地比重的增加会对水质保护产生负面影响.(3)建议为降低城市化进程对环境的负面影响,应优化区域土地利用格局,合理规划河岸带,特别是500m范围内的城市缓冲带.

赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流nh+4-n、tp、codmn和do浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对tp的影响大于缓冲区;对codmn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对nh+4-n的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;do受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体tp和丰水期codmn的主要来源;平原水田是枯水期codmn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体tp、nh+4-n和丰水期codmn的主要来源,农村用地是codmn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体tp和丰水期nh+4-n、codmn的主要来源。

以1987年、2000年、2014年的landsat影像数据为基础,借助envi,arcgis,fragstats等软件,提取了土地利用信息,计算了景观指数,定量分析了流域土地利用变化及其对景观格局的影响.结果表明:(1)近30年来,南四湖流域土地利用变化突出表现为耕地向建设用地的转化,耕地面积减少1069.15km2,建设用地面积增加1573.26km2.2000-2014年,土地利用综合动态度为0.461％,是1987-2000年的4倍.(2)景观结构上,耕地是流域的主导斑块,面积约占70％,30年来占景观面积的比例降低了3.85％,斑块形状趋于复杂;建设用地日益发展为优势斑块,占景观面积的比例指数增加了6.1％.耕地与建设用地斑块在景观中的变迁,使得流域自然生态功能受到较为严重的干扰.(3)流域总体的景观特征表现为优势斑块明显,景观比较完整,但空间异质性较高而连通性较低.近30年来景观结构由较完整的大斑块主导、演化成小斑块圈点状穿孔于大斑块的格局,景观破碎化较为严重.

为研究海河流域径流对土地利用变化的响应,以阜平流域、匡门口流域和界河铺流域为研究区,利用1970—2011年的水文气象资料,分析了不同土地利用的时空转移特征,然后结合swat(soilandwaterassessmenttool)模型,设置4种土地利用情景,评价了土地利用变化对径流的影响。结果表明:模型能够较好地模拟全年及汛期月流量过程;多年径流量呈下降趋势,20世纪80年代到90年代中期呈波动性变化;不同的土地利用类型在时空上的转化呈现可逆性,主要是林地增加,草地减少,耕地略有增加;林地的增加和草地的减少会降低汛期径流量以及最大月径流量;汛期径流系数随着林地面积的增加而减小。合理地规划土地利用格局,对控制流域水文事件具有重要意义。

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。

利用遥感图像、1980年和2000年landsattm影像数据,用分类统计方法、分段比重百分比指标法分析渭河流域土地利用及覆被变化空间分布和转移情况。以清源河小流域为研究实例,用分类水文模型对其进行了模拟。结果表明,黄土高原土地利用及覆被变化对流域年径流有显著影响,即:对径流的影响表现为季节性特征明显;对暴雨形成的洪水过程有延时效应。

采用gis空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在arcgis8.1的grid模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(grid)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新grid数据表;对新生成grid属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(index)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.

水利工程建设往往造成大量的移民,并因此在安置区造成大量的水土流失。科学的水土流失评估不仅应包括施工建设期由于大量的土方工程造成的水土流失量,运行期安置区内由于人类生产生活活动造成的水土流失也应是主要的水土流失评估内容。文章根据土地-人口-经济的耦合作用,建立土地生态系统模型,对江西dw水利工程移民安置区可能产生的水土流失进行了全面估测,并提出了控制安置区水土流失的措施,如开发小流域综合治理模式和生态农业模式等。

以福建永安安砂库区生态公益林为研究对象,通过设置径流小区,分别在坡度25°和32°的林地中,设计4种不同间伐强度处理(不间伐、20%、40%、60%间伐强度),研究不同间伐强度及间伐后补植枫香两种改造措施对库区生态公益林林地水土流失的影响。结果表明:40%及60%间伐强度林地的水土流失量大于不间伐处理,中高强度间伐后套种枫香的改造措施同样加大了库区生态公益林地的水土流失,但小于间伐措施的流失量,且水土流失量随着坡度的增加而加大。而在适当的低强度间伐(20%间伐强度)条件下,实施两种改造措施之后的库区生态公益林的水土流失量与不间伐处理之间差异并不明显。因此,选择在低坡度(25°)进行适当的低强度(20%间伐强度)间伐并套种枫香等阔叶树种,可达到在兼顾生态效益的同时,科学合理地利用生态公益林的林木和景观资源的目的。

通过对贵州岩溶地区水土流失的调查研究表明,地质条件是控制水土流失的一个主导因子,碳酸盐岩石有成土速度慢、成土量小、地表径流不易形成、水土流失量小而流失隐患大的特点;碳酸盐岩石在水土流失方面的类型分异由含泥量决定,可分为纯灰岩、泥灰岩、纯白云岩及泥质白云岩4类。石灰岩类形成的土壤坚实度较为稳定,为4.0～8.0之间,而白云岩类形成的土壤坚实度较不稳定,为3.0～13.5之间。同时,断层构造、节理裂隙以及岩层与坡向的关系均对水土流失特征有明显的影响。