基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究

利用DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,建立洱海流域SWAT模型,分析了2000年和2010年不同土地利用情景对径流的影响,其结果为洱海流域土地利用变化引起径流的变化率为2.46%。以《云南省土地利用总体规划大纲(2006—2020)》为依据,结合洱海流域土地利用分布的实际情况,设置3种土地利用情景,研究不同土地利用情景对径流的影响。结果表明情景1中,66.06 km²的耕地转林地和89.16 km²的耕地转草地,模拟的年均径流值增加75.73 mm;情景2中,100.13 km²的裸地和105.74 km²的草地转为耕地,年均径流增加39.89 mm;情景3中,138.72 km²的草地和292.86 km²林地转耕地,年均径流减少20.36 mm。模拟表明在坡度15°以上,洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量;在坡度15°以下,耕地的增加会一定程度上减少径流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。     

巢湖流域土地利用变化对雨洪调蓄能力的影响

为探究土地利用结构变化对雨洪调蓄能力的影响,以1980—2020年巢湖流域的土地利用数据和土壤数据为基础,采用GIS和SCS模型相结合的方法,分析了不同时期不同降雨尺度下巢湖流域径流产生及分布情况。结果表明：1980—2020年巢湖流域土地利用变化主要表现为建设用地的增加及耕地和林地的减少;流域土地利用综合指数持续增长,其中高强度土地利用区面积从127 km²增长到了1 624 km²。1980—2020年渗透性差的地区从1 706.0 km²增加到了2 398.1 km²,以城市区域扩张为主。2020年相较于1980年,在不同土地利用条件下,相同降雨量时径流量明显增大,且主要在巢湖流域的合肥地区,而在增加降雨量时,径流量的增加幅度逐渐减小,在不同降雨量条件下(日降雨量为50、100、250 mm)径流量分别增大了6.11%、2.61%和0.96%。因此可以得出土地利用变化是导致径流量变化的主要因素,降雨量是次要因素。研究结果可为巢湖流域城市规划及城市雨洪风险管理提供参考。     

基于Landsat的粤港澳大湾区水面率演变分析

适宜的城市水面率对改善城市地区生态质量和提高城市生活空间质量具有至关重要的作用。借助RS与GIS技术,以免费开放的光学遥感数据Landsat影像作为数据源,利用水体指数NDWI和植被指数NDVI构建自动水体判别模型,以此开展粤港澳大湾区核心城市近20年来水面率演变分析。结果分析表明,近20年来,粤港澳大湾区水域面积共减少了136 km²,水面率从4.48%减少到4.22%;粤港澳大湾区各城市中,水域面积减少最多的城市为江门市,水域面积减少44.20 km²,水面率从6.10%减少到5.62%,其次是佛山市,水域面积减少32.34 km²,水面率从13.17%减少到12.32%;澳门、香港、惠州、肇庆水域面积减少不超过10 km²;广州、深圳水域面积减少不超过20 km²。对粤港澳大湾区土地利用类型做转移矩阵分析,得出水域面积减少的主要原因是建筑用地的增加侵占了原有的水域范围。研究成果可为粤港澳大湾区城市群水资源合理利用和水生态建设工作提供理论和方法支持,同时对推进粤港澳大湾区生...     

基于四种水体指数的艾比湖水面提取及时空变化分析

以Landsat5/7/8系列遥感影像为数据源,利用归一化差异水体指数(Normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(Modified normalized difference water index,MNDWI)、自动水体指数(Automated water extraction index,AWEI)、改进的自动水体指数(Modified automated water extraction index,MAWEI )提取艾比湖水体,建立混淆矩阵对4种水体指数提取结果进行对比分析,利用精度最高指数提取艾比湖面积并通过动态度分析湖泊面积变化趋势,同时对艾比湖面积变化的驱动因素进行分析。结果表明:MAWEI指数精度最高,精度达到95%以上,Kappa系数＞0.94。2000—2003年期间,艾比湖面积从768.93 km²增加至982.27 km²,湖泊面积增加27.74％、动态度为9.24％;2003—2014年期间,湖泊面积减至447.08 km²,湖泊面积缩减54.48％、动态度为-4.95％;2014—2018年期间,湖泊面积再次增加至852.77 km²,湖泊面积增加90.74%、动态度为22.68％;2018-2020年湖泊面积减至593.79 km²,湖泊面积缩减30.36％、动态度为-15.18％,总的来说近20 a艾比湖面积变化呈现先扩张再退缩的趋势。湖泊面积变化与年均降水量呈正相关,与蒸发量呈负相关,与博尔塔拉河和精河径流量呈正相关。水资源的减少及其周围人口、灌溉面积及生产值持续增长引起经济社会总用水量的激增,对湖泊面积变化产生一定的影响。研究成果对艾比湖生态环境保护有一定参考意义。     

近20年黄河流域陆表水域面积时空变化特征研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略之一。开展陆表水域的动态变化监测,有助于掌握黄河流域水资源分布与变化状况,对于了解人类活动对水资源的影响,保障流域生态安全具有重要意义。本文基于Landsat数据提取2000—2019年黄河流域陆表水域分布,分析了黄河流域陆表水域面积的动态变化状况,结果表明：（1）流域陆表水域空间分布不均衡,上游陆表水域面积占流域陆表水域总面积的60.3%、中下游占39.7%,其中青海省和内蒙古自治区的陆表水域面积占比最高,分别占40.3%和17.0%;（2）近20年间,流域陆表水域面积总体呈增加趋势,增幅约为49.0%,其中上游地区对流域陆表水域总面积增加的贡献度最大,达到47.7%,中游地区贡献度次之,为42.7%,下游地区贡献度较小,只有9.6%;（3）从流域来看,渭河和汾河流域的陆表水域面积增加较为明显,2000—2019年期间,分别扩大了113.17 km²和55.75 km²,增幅约为139.9%和152.4%。     

基于高分一号遥感影像的广州市南沙区土地利用变化特征分析

土地利用类型能够反映区域经济、社会和生态效益，为深入了解南沙区土地利用构成以及土地利用变化情况，选择2016、2017、2022年高分一号PMS数据进行预处理，利用监督分类的支持向量机算法进行遥感影像解译。根据实地查勘进行结果修正，修正后的土地利用产品总体精度高于90%且Kappa系数高于0.85,构建了2017—2021年南沙区土地利用转移矩阵，并结合2025年土地利用规划进行对比分析。2017年南沙区主要土地利用类型为水域，占比为40%。至2021年，不透水面增加10%(14.39 km²),主要来源于耕地(8.06 km²)和水域(7.48 km²)的转移；水域减少3%(10.63 km²),其中转为不透水面占总减少面积的70%;耕地和林草地则有小规模的减少。黄阁镇和南沙街的城市化建设进程最快、不透水面积明显增大，东涌镇和大岗镇的耕地存在小规模的减少，万顷沙镇和龙穴街大量水域受到不透水面的侵占。对比2025年南沙区城市总体规划，除珠江街和万顷沙镇外，南沙区其他镇街规划的下垫面建设内容基本完成；...     

黄河三角洲引黄灌区发展改良盐碱地建议

黄河三角洲面积约5 400 km²，其中96%的面积在东营市境内。目前区内拥有盐碱化等未利用土地近53万hm²，仅东营市22万hm²耕地中盐碱耕地面积就达到13万hm²，盐碱地的农业开发潜力巨大。研究黄河三角洲如何充分利用雨水资源、科学利用黄河水资源，推进引黄灌区发展改良盐碱地，不仅可以大幅度提高粮食和农产品产能，而且能够有效改善生态环境质量，有利于推动黄河流域生态保护和高质量发展。     

遥感技术在江苏省水域面积监测中的应用

为准确掌握江苏省水域面积,结合江苏省水利普查数据、1∶10 000水系数据等相关参考资料,利用2012年江苏全省0.3 m空间分辨率航片,提取了2012年度江苏全省8大类别水域面积。分析与评价结果表明:2012年江苏水域面积为22 433.2 km²,包含湖泊(不含省管湖泊圈圩)6 271.0 km²、省管湖泊圈圩637.5 km²、河流5 042.9 km²、水库480.4 km²、塘坝39.8 km²、洪泽湖滞涝圩1 590.0 km²、里下河滞涝圩595.4 km²、鱼塘5 322.5 km²和沟渠2 453.8 km²。该成果精度较高、客观真实,节省了大量人力物力,为今后省级和地方政府水域岸线动态监管、定期开展全省水面变化监测和水利基本现代化进程考核提供了基础数据,为下一步研制全省水域面积管理行政执法协同监管系统提供了监测数据资源。     

阿克苏河流域自然植被时空变化及对生态输水的响应

为掌握干旱半干旱区自然植被的变化趋势及对生态输水过程的响应过程,结合新疆阿克苏河流域高分影像和生态输水监测数据,对流域自然植被的时空变化特征及对生态输水的响应进行了研究。结果表明：2015—2020年流域内自然植被逐步增加,胡杨林和灌木的面积分别增加237.65 km²和784.36 km²,逐年转移矩阵结果显示稳定胡杨林和灌木面积也逐步增加,自然植被生态系统存在稳定态势;2015—2020年4个自然植被重点区域的年植被指数增长明显,尤其是艾希曼湖区和第一师边缘区,增加0.12～0.15左右,生态输水效果初步显现。自然植被面积和植被指数的季节变化显示自然植被对生态输水响应的滞后时间为1个月左右,不同的自然植被对生态输水的响应存在年际、季节以及空间的差异,胡杨林对生态输水的响应明显,响应滞后时间也最短。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

2013～2018年东洞庭湖水域面积变化遥感监测与分析

为研究新形势下洞庭湖的江湖格局变化情况,基于2013～2018年Landsat 8-OLI卫星9个时相的遥感数据,提取近期东洞庭湖水域面积时程变化特征,并利用已有的水位观测资料,建立了水域面积与城陵矶站水位之间的相关关系。结果表明：（1） 2013～2018年东洞庭湖水域面积呈现动态变化,介于229.55～996.32 km²,平均502.00 km²;（2）年内汛期6～7月份水域面积最大,枯季水域面积则最小,空间分布上东洞庭湖沿湘江深水河槽以及湖区西北部较深的分叉型水槽为常年水体,其面积占比不足湖区总面积的20%;（3）东洞庭湖水域面积与城陵矶站水位呈显著正相关,相关系数可达0.96。水位变化是湖区水域面积变化的主控因素,研究成果进一步验证了洞庭湖涨丰枯退水情下的江湖格局。     

近20年塔里木河干流生态环境变化遥感监测分析

针对塔里木河流域综合治理后生态环境的变化状况及植被的恢复状况等热点问题,基于遥感时空变化分析方法从土地利用、地表水体和植被覆盖度的时空变化方面分析了近20年来塔里木河干流生态环境的变化状况。结果表明:(1)塔里木河干流土地利用受到人类活动的影响显著,自2000年以来,塔里木河干流耕地面积增加显著,净增2 229 km²,草地面积整体下降,萎缩3 157 km²;(2)综合治理以来,下游河段2009—2018时段水体出现频率明显高于2000—2008时段,水体出现频率提高约15%;(3)2000年以来,塔里木河流域的植被覆盖度持续增加,特别是下游河段植被覆盖度增加明显,覆盖度增加18%。但中、上游流域的植被覆盖度的增加趋势主要贡献来源于耕地,中上游地区耕地的增加仍会对塔里木河流域的生态保护和恢复造成一定的影响。     

生态建设对黄土高原丘陵沟壑区流域坡沟系统植被覆盖和侵蚀的影响

生态建设显著改变了黄土高原的下垫面状况和水动力格局,深刻影响了坡沟系统的侵蚀和泥沙来源。以黄土高原丘陵沟壑区高西沟流域为研究对象,基于Landsat TM和Landsat OLI影像,利用遥感解译和地理信息系统方法,分析了高西沟流域沟间地、沟谷地的NDVI和土地利用时空变化特征,并在此基础上研究了流域沟间地和沟谷地土壤侵蚀量的变化。结果表明：2000—2018年沟间地和沟谷地NDVI均有所增加,低等级NDVI(<0.2)面积减少,较低等级NDVI(0.2～0.4)和中等级NDVI(0.4～0.6)面积增加;沟间地和沟谷地林草地面积均有所增加,流域土地利用结构变化主要为耕地向林草地转化;沟间地平均植被覆盖度由57%增加至71%,沟谷地平均植被覆盖度由60%增加至71%;流域土壤侵蚀面积由3.81 km²下降到1.77 km²,减少了38%,年土壤侵蚀量由3.64×10⁴ t下降至1.39×10⁴ t,降低了62%;沟间地年土壤侵蚀量减少了68%,沟谷地年土壤侵蚀量减少了47%。     

挠力河流域耕地变化及其对流域植被及蒸散发特征的影响

挠力河流域地处三江平原腹地，是中国重要的粮食主产区。近年来，随着中国粮食安全和区域农业结构调整，在耕地扩张及种植结构等方面发生了重要的土地利用变化。因此，识别耕地变化及其生态效应对地区生态保护具有重要意义。研究分析了1980—2020年的土地利用变化，然后基于归一化植被指数(NDVI)和实际蒸散发数据，利用耕地变化生态影响指数估算其生态影响，利用蒸散发变化估算其耗水影响。研究发现：(1)40 a间流域耕地面积从7 273.22 km²显著增加至15 313.62 km²,增加了110.55%,主要来自于林地和湿地的开垦；(2)流域内近20 a发生了较为显著的水田和旱地的互转，在面积上旱改水大于水改旱；(3)2000—2020年流域的NDVI和蒸散发均呈现增加趋势，增幅分别为8.15%和18.58%,耕地区域NDVI的增加主要集中在作物生长季节，相反在非生长季对NDVI变化贡献低；(4)各类耕地变化对流域NDVI和年蒸散发的贡献率不尽相同，退耕还林对保护生态和减少耗水有贡献，湿地开垦虽然增加了生长季NDVI但也增加了流域耗水，水改旱有利于流域保...     

1975—2020年环巢湖湿地景观格局演变及驱动分析

基于1975—2020年间7期遥感数据,分析环巢湖湿地景观格局变化,揭示研究区域的演变特征及其驱动因素。采用基于样本的面向对象分类法,辅以高分辨率影像对错分地类进行目视修正。通过计算转移矩阵、动态度和景观格局指数分析景观格局特征与动态变化,通过主成分分析讨论演变驱动力。结果表明:①1975—2020年,研究区域湿地面积总体上处于缩减状态,由971.77 km²缩减到905.29 km²,主要转换成建设用地、农用地和植被用地;人工湿地在2013—2020年面积增加至39.58 km²,主要由农用地转化而来;非湿地景观中,建设用地面积增长最快,由13.85 km²增长到566.56 km²。②在景观指数分析中,斑块数量增加,不同类型斑块指数的波动变化存在一定差异;整体上景观破碎化指数从0.49增加到1.26,景观异质性增加,研究区域趋于复杂化;多样性指数总体呈现缓慢增长趋势,趋于均衡化分布。③由驱动力分析得出,自然因素在景观格局演变前期影响显著,随着社会经济的发展,自然因素作用逐渐弱化,社会经济成为景观变化的重要驱动因素;政策因素在研究区域景观演变方向中起主导作用,随着一系列政策调控的实施,有效改善了景观类型的分布。     

东江流域1980—2020年森林时空演变特征及水源林改造潜力分析

东江是粤港澳大湾区最重要的水源地，担负着香港、深圳和广州3个超大城市的供水任务。东江流域光、热资源充足，雨量充沛，是中国森林覆盖率最高的地区之一，其自1980年以来由于自然因素、政策和经济发展等原因，流域的土地覆盖发生了显著变化，尤其是东江流域面积占比最大的森林的变化更加明显。因此，如何科学规划设计造林工程，依据潜力分析改造水源林已成为社会热点问题。该研究基于1980—2020年东江流域30 m分辨率的土地利用、土壤等数据，结合东江源测站数据和社会经济指标数据，利用空间分析和因子分析等方法，探索东江流域1980—2020年森林覆盖的时空变化及驱动机制，同时对水源林改造的未来潜力进行了分析。(1)1980—2020年东江流域森林持续减少，总减少量为998.81 km²,变化多集中于南部和北部，流域北部大量林地转化为耕地，流域南部大量林地转化为城乡、工矿、居民用地；(2)1980—2020年，影响林地面积变化的因素中，常住人口数量、人口密度、GDP、第二和第三产业产值、工农林业产值、社会消费品零售总额、固定资产投资额、城镇登记失业率等因素占主要成分；(3)东江流域未来...     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征，对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合，开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究，并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系，而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关；基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定，表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系，基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期；此外，长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

内蒙古岱海流域生态保护红线划定研究

岱海流域出现了水资源短缺、湖面萎缩、生物多样性减少及生态功能退化等诸多生态环境问题,而划定生态保护红线是恢复流域生态系统,改善流域生态环境的重要举措。采用"三生用地"(即生活用地、生产用地、生态用地)分类法、最小累积阻力模型及生态环境评价法划定岱海流域各功能区生态保护红线,结果表明:岱海流域生态保护红线面积为504.63 km²,占流域总面积的25.63%,其中水源涵养红线区和水土保持红线区主要分布在目花河周边地区,面积分别为31.39、20.56 km²,管理措施以扩大林草覆盖面积、改善生态环境为主;生物多样性红线区分布在弓坝河、五号河两岸,面积为145.72 km²,以维护河岸生态系统、保护野生动植物和提供部分农产品为主;水土流失红线区位于流域南部和北部的山地、丘陵地带,面积为177.26 km²,以恢复林草植被为主;红线核心区,即自然保护区分布在现有湖泊及周边过渡区,面积为129.70 km²,以恢复自然植被、保护野生动植物为主要管理措施,禁止各种形式的开发活动,在其东部...     

基于水文水动力耦合模型的平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响

为准确模拟平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响,选取湖北省四湖流域螺山排区作为研究区,利用构建的SCS-MIKE11耦合模型计算不同时期土地利用类型下的排涝模数,分析土地利用变化对排涝模数的影响,并通过设置不同水旱比、水面率和地面硬化率的组合,对土地利用变化条件下的排涝措施进行模拟优化。结果表明:在10 a一遇的1 d暴雨3 d排除和3 d暴雨5 d排除的标准下, 2011年土地利用方式下求得的排涝模数比1994年求得的排涝模数大,分别增加了159.3%和33.6%;在保持水旱比和水面率不变的情况下,地面硬化率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别增加0.005 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²);在保持水旱比和地面硬化率不变的情况下,水面率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.016 m³/(s·km²)和0.012 m³/(s·km²);在保持水面率和地面硬化率不变的情况下,水旱比每增加0.1,1 d暴雨和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.004 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²)。因此,除了增加排涝泵站的排涝流量外,减少地面硬化率(例如采用透水路面)、增加水面率和水旱比也是除涝减灾的有效措施。研究成果可为土地利用变化条件下平原湖区排涝模数的确定和排涝措施的制定提供参考。     

1985—2020年京津冀平原水面面积演变特征及归因分析

在国家复苏河湖生态环境的要求下,分析京津冀平原区长序列水面面积变化特征及变化原因,有助于科学制定区域生态补水量及预测补水效果。研究通过3期土地利用数据融合确定了京津冀平原区的水域面积,基于GEE(Google Earth Engine)云平台提取了1985—2020年京津冀平原区长序列水面面积,并分析了水域面积填充率及水面面积演变原因。结果表明,京津冀平原区水面面积呈增加趋势,与1985年相比,2020年中部平原区水域面积填充率由3.6%增加到18.5%,滨海平原区水域面积填充率由30%增加到45%;生态补水是河湖水面面积增加的主要原因,2020年较2001年中部平原区水面面积增加了176 km²,本地和南水北调生态补水的贡献占到84%。进一步以河湖复苏为目标,从水域面积填充率的角度设置了不同情景,分别估算了不同情景下的河湖生态需水量,为未来生态补水计划提供参考。研究成果系统分析了京津冀平原区水面现状及生态补水的效果,对京津冀平原区开展合理河湖复苏措施具有重要意义。     

疏勒河流域水源供给服务时空变化研究

水源供给服务功能对于理解和调节生态系统服务功能至关重要。以疏勒河流域气候、土壤、DEM、水文、土地利用/覆盖变化和统计数据等为基础,运用RS和GIS技术,结合InVEST模型首先对疏勒河流域1980—2020年土地利用与覆被变化进行时空动态分析;其次对流域水源供给功能数量、时空分布特征进行定量评估研究;最后对产水区模拟结果进行模型校验。结果表明：疏勒河流域土地利用类型中未利用地、草地为主、建设用地、水域趋于大幅扩张,林地面积趋于缩减;疏勒河流域1980、2000、2020年流域总产水量分别为1.9458×10⁹、2.1660×10⁹、5.2109×10⁹m³,近40年产水量净增3.2651×10⁹m³,增加1.68倍;水源供给量在近40年内呈现先减少后增大的趋势,水源供给空间分布特点与产水量高值区均主要集中于流域中上游。研究对于定量评估疏勒河流域产水量和流域高质量发展具有重要实践意义。