三峡库区多时空尺度土地利用和景观格局对水质的影响

为了探究三峡库区水质对不同尺度的土地利用和景观格局的响应,基于三峡库区2019—2021年7个断面的水文与水质数据和2020年土地利用数据,分析了水质时空异质性、多尺度河岸带缓冲区内土地利用和景观格局特征,同时利用相关性分析和冗余分析（RDA）确定了土地利用和景观格局对水质指标的影响及最佳影响尺度,并采用偏最小二乘回归（PLSR）探究了最佳影响尺度下的关键影响因子。结果表明：三峡库区水质状况整体稳定,枯水期的水质优于丰水期,水质状况主要受到面源污染、支流汇入、磷矿产业和城镇化的影响;小尺度缓冲区内景观斑块破碎化较严重,但多样性较高,耕地是库区的优势景观类型,其破碎化程度的增加有利于水环境的改善;林地和草地在枯水期对水环境的净化作用优于丰水期,而水域是河流氮磷污染物的主要来源;整体上土地利用和景观格局对水质指标的解释能力在丰水期高于枯水期,且在300 m缓冲区尺度下解释能力最强,其中耕地、草地、水域和斑块密度（PD）是影响水质指标的关键变量。     

苏南城区土地景观格局与河流水质关联分析

以2021年溧阳城区土地利用和骨干河道6个水质断面逐月监测数据为基础，以监测断面为中心建立缓冲区，采用缓冲区划分、景观格局指数计算和冗余分析方法（RDA），探讨4个不同空间尺度缓冲区的土地利用结构、景观格局指数与水质的关联关系。     

阳宗海、松华坝和云龙水库流域土地利用与水质变化

利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对阳宗海、松华坝及云龙水库流域1995年和2004年6种土地利用覆盖类型的遥感数据进行了制图及其叠加,通过对土地利用现状和变化情况的分析,并与库区的水质变化相结合,研究流域内土地利用结构及其变化与库区水质变化的关系。     

河网城市不透水面的河流水质响应阈值与尺度效应研究

河网城市持续扩展的不透水面显著影响区域环境水文过程，探讨不透水面的水环境响应对于区域土地利用调控和河流管理具有重要意义。以上海地区为例构建河网城市的研究方案，以水环境断面缓冲区为多尺度水文单元，对区域水环境质量与总不透水面(TIA)之间的响应关系进行研究。结果表明：区域总不透水面比例与主要水质指标之间呈现出非线性相关关系，存在阈值效应（TIA=60%）。当TIA<60%，水环境质量与TIA未有明显关联关系；当TIA>60%，水环境质量随TIA增加呈显著指数上升趋势；区域总不透水面比例与DO之间表现为简单的线性响应关系，随TIA增加而单调递减；TIA与区域水环境质量间阈值效应没有呈现明显的尺度效应，从河岸带尺度到最大缓冲区尺度内，不同汇水单元尺度下的阈值效应十分接近。     

基于耦合模型的安康库区水温水质影响研究

河流上筑坝发电将对水温、水质等生态环境产生影响。该文建立了三维水温水质耦合模型,以汉江上游安康水电站为例,选取COD(化学需氧量)和氨氮为水质指标,利用实测的水温、水质数据率定参数,对比分析单独计算和耦合计算其坝前垂向水温的差异性,模拟"引汉济渭"工程实施后逐月水温水质分布,总结耦合计算其库区水温、水质的变化规律。研究结果表明,耦合计算坝前垂向水温较单独计算反应灵敏,与库区实测水温更接近;耦合计算坝前水温在3月至9月呈弱分层状态,其余月份呈混合状态;对比不同年份的水电站下泄水温与坝址处天然水温可知,枯水年对水温影响最大,平水年次之,丰水年影响最小;坝前垂向氨氮、COD的分布规律基本与实测水温分布规律一致,受温度异重流影响,耦合计算的COD、氨氮分布规律与实际情况更相符合。     

四川省水电开发基地水电开发程度评估

以四川省雅砻江流域和大渡河流域两个重要水电开发基地为例,采用水利水电统计数据,在流域分割的基础上,结合上下游空间关系和流域水电开发指标总体水平,利用空间自相关分析方法,构建了水电开发程度综合评估体系;基于流域水电开发规划情况、土壤侵蚀、地质灾害、水质监测和鱼类资源等数据,分析评估了不同水电开发程度对流域生态环境的影响。结果表明：水电开发密度、水电开发强度等指标具有明显的空间异质性和局部聚集性,其中水电开发强度、流域装机容量与流域库区的土地利用类型变化呈现显著的相关性;不同水电开发程度等级的水电开发指标呈现显著的差异性,证明了该水电开发程度综合评估体系的合理性。     

金沙江中游库区水污染综合防治措施研究

本文选取TP、TN、COD_(Cr)、BOD_5四项水质指标,采用河流稳态水质模型对金沙江中游河段已建的六个梯级电站运行期库区水环境容量进行了估算,结合区域污染源状况和各产业发展规划年(2020)产业规模与排污量,对库区水质演变趋势进行了分析。结果表明:2020年部分库区COD_(Cr)排放量较高;排放量相比于环境容量,TP是造成水库水质污染的主要潜在污染物;随着流域内相关产业发展规划的逐步实施,库区水环境将面临较大压力。基于此,本文初步研究构建了由两大方案14项工程组成的库区水污染综合防治体系,提出近期金沙江中游河段库区水污染综合防治的重点目标和任务是建立流域库区水污染综合防治体制机制和开展流域水环境保护专项规划工作。     

基于统计和分级线性回归的湖北省山区河流特征研究

研究湖北省不同级别山区河流的形态特征和产流特性，可为水利工作中相关参数取值提供借鉴。利用湖北省第一次全国水利普查成果，对省内934条山区河流的河长、流域面积分别进行统计分析。结果表明：湖北省各级山区河流的河长和面积不服从正态分布；河长和流域面积表现出不同的规律特征，且具有较好相关性，但淮河和唐白河的河长-面积与其他样本差异显著。不同级别河流的径流系数分布呈现不同统计特征，流域尺度较大的河流，其径流系数分布相对比较集中，随着流域尺度的减小，径流系数越分散，2～5级河流径流系数在均值两侧出现两个分布集中区。     

西江下游流域水质与不同空间尺度土地利用的响应关系

基于西江下游流域2005-2017年11个监测断面水质数据和2005年、2010年、2018年遥感影像数据,通过不同空间尺度和土地利用类型的划分,利用Spearman秩相关系数法、冗余分析等方法分析了不同空间尺度下土地利用结构对西江下游流域水质的影响.结果 表明:2005-2017年西江干流、贺江及罗定江水质较为优良,...     

阿什河流域水生态评价模型与分区管控策略研究

基于"三水"统筹背景,按照"流域统筹、区域落实"的思路,对阿什河流域展开水生态评价模型与分区管控策略研究,有利于为寒地环境治理精细化智慧运维模式提供科技支撑。对阿什河流域寒冷环境各时期进行采样,基于DNA宏条形码技术对阿什河流域真核微型生物群落进行测定,研究结果表明,不同时期的流域真核微型生物群落分布和优势种群有显著差异,植物界中的真核微生物种类较多,硅藻门和金藻门丰度最高、真核动物主要为原生动物门;基于水质和水生物指标构建水生态质量评价体系,通过熵权法-层次分析法的组合方法,对寒冷环境下阿什河流域健康状态进行评价,通过对阿什河流域进行子流域划分、"自下而上"实现子流域聚类,并结合当前"河(湖)长制"等现实流域管控制度,对流域进一步细化管理做出了规划。基于SOM和K-means算法进行聚类,将21个子流域划定为3个阿什河流域水生态精准管控区域,为了能够更有效地管理阿什河流域水生态精准管控区域,分别对每个管控区域提出了一些管控建议。     

密云水库上游控制点水质时空交叉统计分析

为研究密云水库的水质变化特征,本文运用多元统计方法分析了密云水库库区上游入库支流1991—2010年18个指标、5个控制点长时序的水质时空变异特征:以聚类分析(CA)划分年际聚类组和空间聚类组,判别分析(DA)阐释影响时空水质变异的显著指标,主成分分析(PCA)识别污染来源和组成。结果表明:密云水库库区上游控制点水质指标中富营养化显著,氮、磷是应重点加以控制的因子,NO_2-N是TN均值超标的主要原因;随时间推移,大关桥、辛庄桥、石佛桥3个监测点的污染成分由复合污染转为离子污染,对入库水质污染指标浓度的贡献逐渐减小,葡萄园桥监测点由降水引起的内源污染过渡到降水引起的非点源污染,受到汛期的湿沉降影响较大,水堡桥监测点水质以复合污染为主,污染情况最为复杂;密云库区水质较上游控制点来水水质整体较好,主要与库区非点源污染的控制和取消网箱养鱼等保护水源地政策有关。     

不同尺度作用区内景观格局指数对浑河水质的影响

本文将浑河流域作为研究对象,基于数字高程数据和遥感影像,结合水质监测结果,利用景观格局指数对流域景观分布特征进行分析,建立5种尺度缓冲区对流域水质与土地利用方式间的关系进行研究,并对水质指标与景观指数间的相关性进行分析,该研究可为生态建设以及制定水环境污染防治方案提供科学依据。     

清潩河流域水质时空分异与评价研究

以2010~2014年清潩河流域(许昌段)国(省)控污染源自动监控的数据为依据,利用ANOVA(方差分析)对研究河段12个断面5 a监测的COD、氨氮进行时间与空间尺度上的显著差异性检验,并基于Arc GIS,分析样本的全局趋势和时空分布,进而采用综合水质标识指数法对各个监测点进行水质评价。研究结果表明:(1)指标数据存在时空差异性,可以二阶线性方程拟合,污染呈上升趋势。(2)2010~2012年水质呈恶化趋势,2012~2014年水质呈好转趋势;从上游到下游,水质呈恶化趋势。(3)2010~2014年间水质大部分处于VI级以上,人类活动密集区域水质污染最为严重,达到劣V类,流域工业结构性污染突出,整体的水环境功能较差。从流域工农业生产、人居等方面分析了清潩河(许昌段)的水体污染原因,并提出相关的水质改善建议。     

河流水质与流域人类活动之间的关系

河流水质状况受流域内的自然和人类活动这两大类因素的影响，其中，人类活动往往是导致河流水质恶化的主要因素，即水环境质量与流域内的各类人类活动密切相关。考虑到我国在这方面研究的还比较少，远不能满足水资源保护与水污染控制的迫切需要，本文从国外发表的大量研究成果中，选择介绍河流水质与几种典型的流域人类活动因素(人口、农事活动、土地利用结构等)之间的定量关系，并指出了需要进一步研究的问题，为我国的研究与实践提供借鉴。     

沙溪河流域地表景观对水质的响应研究

从景观生态学角度,研究土地利用格局与水质之间的关系,对流域水环境质量的改善具有理论指导意义。目前,针对形态复杂的华南丘陵山地小流域的相关研究不足。现以沙溪河流域(永安段)为研究对象,探讨小流域土地利用格局与河流水质的关系,分析地形、不同季节在河流水质变化与植被覆盖关系。结果表明：(1)流域内土地利用以森林为主,农田和草地灌木次之,裸土最少。农田、建筑用地对水质具有负影响;森林、草地灌木、湿地水体对水质具有改善作用,裸土占比小,对水质影响不大。(2)不同季节河流水质与植被景观格局间有较大差别,湿地水体对氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)的抑制作用在春季发挥了最大的作用,草地灌木对溶解氧(DO)含量的促进作用在夏季达到最大,但在春冬两季对溶解氧(DO)含量具有抑制作用,平均坡度百分比对溶解氧(DO)的影响由于季节不同存在差别。     

河流生态系统研究的理论框架

讨论了河流生态系统的时空尺度。论述了景观、流域、河流廊道和河段4种空间尺度间的关系。阐述了河流生态系统的4种背景系统,即自然系统、经济系统、社会系统和工程系统。归纳了水文情势、河流地貌、流态和水质等4个主要生境要素。在此基础上进一步讨论了科学范式和模型的概念,介绍了多种重要生态系统结构与功能模型,提出了描述非生命变量和生命变量之间关系的河流生态系统结构与功能整体模型。最后,探讨了科学研究对于制定流域管理战略的意义以及相关技术开发的方向。     

抚河流域综合治理监测布局优化

为科学合理布设抚河流域综合治理监测点,采用聚类分析方法开展监测点布局优化研究,结合相对偏差分析和方差分析开展布局优化合理性分析,提出抚河流域综合治理监测布局优化方案,在布设流域综合治理监测点时,在河流干流上中下游分别布设2个监测点,较大的支流在上游和下游分别布设1个监测点,较小的河流则在入干流处布设1个监测点。结果表明：抚河流域综合治理监测布局优化后,监测点由初始的40个减少为16个,减少幅度达60%;优化后监测点仍然覆盖了抚河流域上中下游、干支流和重要节点;优化后各类别、各指标之间相对偏差较小,优化前后各类别、各指标无显著差异。     

淮河上游极端水文事件对未来土地利用变化的响应研究

城镇化和工业化推进以来的土地资源开发使得淮河流域下垫面变化日趋剧烈,影响了区域水文过程以及洪旱事件的发生规律。揭示极端水文事件对土地利用变化的响应机理,对淮河生态经济带发展中的空间布局优化和水安全保障具有重要意义。以淮河上游息县流域为研究对象,采用纳入空间自相关因子的回归方法进行土地利用变化驱动力分析,构建了Autologistic-CA-Markov耦合模型预测研究区未来30年间土地利用分布格局,结合SWAT模型模拟未来LUCC情景下的逐日径流过程,基于极端水文指标、Pearson相关分析和水文设计值估计等方法分析了土地利用变化下的极端水文事件演变特征。研究结果表明：(1)沿2010—2020年发展趋势推衍得到三种未来土地发展情景,数量变化上以耕地缩减和建设用地扩张为主导,主体转变模式为建设用地侵占耕地,其余地类存在小幅增减和相互转化趋势。(2)流域整体土地利用变化导致极端高流量指标逐时期递增,极端低流量指标逐渐减小,高低流量发生天数无明显改变。(3)子流域各地类变化与洪枯径流深变化表现出不同程度的相关关系,洪水径流与建设用地呈显著正相关,耕地和林地次之,为显著负相关关系;林地对枯水...     

河流生态系统研究的理论框架

讨论了河流生态系统研究的时空尺度,论述了景观、流域、河流廊道和河段4种空间尺度间的关系。阐述了河流生态系统研究的4种背景系统,即自然系统、经济系统、社会系统和工程系统。归纳了水文情势、河流地貌、流态和水质等4个主要生境要素。本文还进一步讨论了科学范式和模型的概念,介绍了多种重要生态系统结构与功能模型,提出了描述非生命变量和生命变量之间关系的河流生态系统结构与功能整体模型。最后,讨论了科学研究对于制定流域管理战略的意义以及相关技术开发的方向。     

基于DEM与河网密度的水系提取与应用——以澜湄流域为例

以澜沧江-湄公河流域为研究对象,提出一种基于90 m分辨率的数字高程模型(DEM)和河网密度法的水系提取方法。基于ArcGIS中水文分析模块和缓冲区工具,引入数字化河网作为水系提取的影响条件,以实际水系修正主要河道的高程值;再采用河网密度法确定最佳集水面积阈值,并依据流域自然分水岭、流域控制面积以及干流主要水文控制站要素划分子流域;结合中央气象台精细化智能网格降水产品,分析不同子流域尺度对强降雨反映效应。结果表明,澜湄流域最佳集水面积阈值为129.1 km²,数字水系河流相对误差为7.5%,河网套合差为2.5%;精度检验吻合程度较高,提取水系与实际水系较为一致。