黄河流域能源富集区土地利用与生态系统服务价值分析

黄河流域能源富集区资源利用和生态保护矛盾突出，为厘清其土地利用和生态系统服务变化特征，综合土地利用、社会经济统计等多源数据以及土地利用动态度、土地利用转移矩阵、修正的生态系统服务价值评估方法和灰色关联法等，对黄河流域能源富集区1990—2018年土地利用和生态系统服务价值的时空变化特征及其关联性进行了量化和分析。结果表明：1990—2018年黄河流域能源富集区以草地、未利用地和耕地为主；土地利用变化越来越活跃，以耕地和草地开发为建设用地，以及草地退化为未利用地为主；生态系统服务总价值呈现先减小后增大的变化趋势，1990—2018年总体减少了112.905亿元，其中气候调节、水文调节、废物处理和保持土壤服务对研究期内生态系统服务价值减小的贡献较大；研究期内生态系统服务价值的空间分布格局基本保持稳定，高值区主要位于研究区西北部，低值区主要包括宁夏全区以及甘肃白银、山西朔州和内蒙古呼和浩特等；1990—2018年草地和耕地与生态系统服务价值的关联度较高。     

西霞院水库工程区土地利用/覆盖变化特征

通过对2000年、2009年多源遥感影像的土地利用/覆盖专题解译,对西霞院水库工程区土地利用/覆盖时空动态变化特征进行了分析.结果表明:西霞院水库工程建设前后的近10年期间,区域土地利用类型变化比较明显的是农田及水库坑塘,其中水库坑塘的动态变化率达14.5％,与建设前相比,水库坑塘面积增加幅度较大,而农田呈减少的变化特征.区域土地利用/覆盖变化是自然环境条件和人为因素相互作用、共同约束的结果,其中水利工程建设是土地利用/覆盖变化的直接驱动力,人口增加和城镇化是重要的驱动因素,自然因子对于区域土地利用格局演变也起到一定作用.     

土地利用变化对东江流域产流过程影响的定量评估

基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,对东江流域的水文过程进行了模拟,并分别采用1990年、2000年、2009年土地利用数据驱动模型,定量评价东江流域1990—2009年土地利用变化对流域水文过程产生的影响。结果表明:(1)流域出口月径流模拟率定期确定性系数R2为0.89,Nash-Sutcliffe效率系数ENS为0.87;验证期R2为0.88,ENS为0.87,东江流域SWAT模型径流模拟精度较高;近年来流域林地、草地面积减少,园地、城镇用地、水域面积增加。(2)在此影响下,东江流域单位面积侧向流降低了9.66 mm、基流降低了4.86 mm,地表径流增加了8.26 mm、实际蒸发增加了6.40 mm、潜在蒸发增加了4.40 mm;径流总量共减少了6.38 mm。(3)地表径流、侧向流对土地利用变化的响应在雨季更为敏感,实际蒸发、潜在蒸发及径流总量对土地利用变化的响应在旱季更为敏感。     

变化环境下子牙河流域水文过程影响要素分析

构建添加水库及取用水模块的SWAT模型，在考虑人类活动影响的基础上，分析土地利用类型及气候变化对子牙河流域水文要素的影响，并利用统合还原法计算人类活动及气候变化对研究区的径流变化的贡献率。结果表明：1980—2020年草地、耕地及水域面积呈减少趋势，建设用地呈增加趋势，其他土地利用类型变化趋势不明显；土地利用类型变化使得流域地表产流增加3.5 mm,地下水补给和蒸散发分别减少0.15 mm和2.93 mm; 1980—2020年研究区年降水量呈不显著上升趋势，年气温呈显著上升趋势，气候变化使得流域地表产流、地下水补给及蒸散发有不同程度的增加；人类活动和气候变化对流域径流减少的贡献率分别为66.36%和33.64%,人类活动占据相对主导的地位。     

基于LUCC的安徽省生态系统价值时空变化分析

利用ArcGIS从安徽省2000,2005年和2010年遥感影像中提取土地利用类型数据,基于LUCC从服务强度和区位指数两个方面计算了安徽省各类土地利用类型的生态系统服务价值,并进一步分析了其时空变化。结果表明:土地类型分布上,安徽省北部平原地区(宿州、淮北等)为单一的耕地类型,南部(黄山等)和西部(六安等)为组合类型,由北到南呈现单一到多样的变化;安徽省生态系统服务价值2000~2010年期间减少了0.7%,耕地+湿地+森林的服务强度占全省的94.76%,其生态系统服务价值占全省的92.98%。安徽省各地市中,耕地、湿地和森林占的比重越大,生态系统服务价值就越大;土地利用变化是安徽省生态系统服务价值变化的主要因素。     

近30a来白洋淀土地利用变化规律及驱动力分析

分析土地利用变化规律对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。针对白洋淀的土地利用演变,为探究其变化趋势,以白洋淀湿地为例,采用30 a来8期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合遥感和地理信息系统方法,分析白洋淀湿地土地利用的时空变化特征和驱动力。结果表明:(1)1986—2018年,主导的土地利用类型是耕地和水域。耕地变化最为明显,减少了60.3%,水域变化次之,增加了24.1%。水生植物面积大致呈"增多—减少—增多"的趋势,居民地面积持续增加。(2)分析土地利用动态度得出,1986—2018年间水生植物和水域面积的单一动态度较大,综合动态度(L_C)从0.267%下降到0.117%,呈现缓慢下降趋势,说明白洋淀土地利用到后期的变化速度变慢,土地利用状态趋于稳定。(3)白洋淀土地利用类型变化的驱动因子为气候、人类活动和国家宏观政策。研究成果有利于区域进行土地利用决策,也可作为土地可持续利用和生态环境保护的科学依据。     

2000—2021年郑州市土地利用变化及对综合径流系数的影响

洪涝灾害是中国各大城市水安全的突出问题,土地利用变化对洪涝灾害形成过程具有较大影响作用,综合径流系数是响应洪涝水文过程的一个重要因素,因此,研究土地利用变化及其对综合径流系数的影响具有重要意义。基于郑州市2000—2021年3期Landsat遥感影像土地利用分类数据,分析郑州市土地利用时空演变特征,计算区域综合径流系数和城市地面硬化率,研究结果表明：(1)2000—2021年郑州市土地利用变化剧烈,其中建设用地面积增加了1 425.97 km²,林草地、耕地面积分别减少了777.25、810.88 km²;(2)2000—2021年郑州市土地利用转换面积总占比43.39%,转换类型主要为耕地、林草地和建设用地的相互转换,2000—2014年土地转换类型主要为耕地、林草地转换为建设用地,林草地转换为耕地,2014—2021年主要为耕地向林草地和建设用地的转换、林草地和建设用地向耕地的转换;(3)2000—2021年郑州市城市地面硬化率由12.32%增加至31.14%,综合径流系数由0.24上升到0.40。     

基于地学信息图谱肇州县土地利用时空变化分析研究

本文以肇州县2013年和2020年的Landsat8OLI为主要数据源,在RS和GIS技术支持下,对肇州县土地利用数据进行处理,进行空间分析并探究其时空变化规律。结果表明:从土地利用现状图可知,肇州县以耕地为主,占据优势地位;从土地利用变化图谱分析中可知,草地和未利用地呈增加趋势,转移图谱以耕地→未利用地和耕地→草地为主,转移面积达到354.22km2;2013—2020年间,草地新增面积最大,主要源于耕地、林地及建筑用地的转入;总体来看,土地利用格局趋于稳定。通过构建土地利用变化时空图谱,丰富了LUCC时空分析研究体系,为今后的土地利用研究提供有效的方法。     

塔里木河下游土地利用/覆被变化对生态输水的响应

以2000—2015年的遥感影像资料和生态输水数据为基础数据源,利用ENVI和GIS数据分析处理工具,基于时间轨迹分析方法研究塔里木河下游土地利用/覆被变化(LUCC)对生态输水的响应。结果表明:2000—2015年的16次、1 670 d间歇性生态输水,使林地和草地分别增加了823个和1 347个像元,耕地、湿地和人工用地分别减少了1 422个、736个和222个像元,其他用地增加了210个像元;植被面积总体上呈扩大趋势,2015年较2000年净增植被面积382.85 km²,人工表面增加356.10 km²;戈壁、裸土、沙漠等其他用地面积共计减少了738.95 km²;土地利用变化主要发生在塔里木河下游两岸的河水漫溢、滞留区,呈现出破碎化、不规则化和复杂化的趋势。     

变化环境下嫩江富拉尔基站径流响应

以嫩江富拉尔基断面以上流域为研究区,分别采用统计方法和模型方法,评价土地利用变化和尼尔基水库运行对径流变化的影响,并分析两者综合影响下径流的变化趋势。结果表明:尼尔基建库前后流域土地利用变化不明显,而下游径流变化明显,水库对径流变化的影响更大;SWAT模型适用于研究区径流模拟,水库运行、土地利用变化对径流变化的影响分别占92.86%和7.14%;相同降水和水库运行条件下,1990—2020年土地利用变化具有使年径流量先减少后增加的效应,水库运行对径流的年内分配有显著影响。     

赣江流域土地利用迁移变化分析

土地利用/覆被变化是人类与自然环境相互作用的重要表征，其变化特征深刻影响着区域的生态安全和社会经济可持续发展。基于赣江流域1980—2018年土地利用数据，利用ArcGIS空间分析方法，分析赣江流域土地利用的时空变化特征。结果表明：赣江流域1980—2018年土地类型以林地和耕地为主，林地和耕地面积呈减少趋势，建设用地面积不断增加；流域土地利用综合指数呈增加态势，表明土地利用变化加快；土地利用转换类型以耕地和林地向建设用地转移、林地和草地相互转移以及林地向耕地转移为主，部分耕地转化为水域；草地、水域、建设用地重心变化较明显，草地的重心在向西偏北方向迁移，水域的重心在向西偏南方向迁移，建设用地重心在向东偏南方向移动，移动速度均具有阶段性。可为赣江流域生态环境保护、水土资源规划与管理提供科学依据。     

河北低平原区坑塘水水量水质变化特征及影响因素

利用遥感技术分析沧州市1990、2000、2010和2019年等4个年份中在5月和10月的坑塘水水面面积,通过典型坑塘定位监测、区域调查取样结合ArcGIS软件分析坑塘水水质周年的变化与空间分布特征,综合坑塘水水量水质时空变化特征和主要作物需水特征评估典型年份研究区坑塘水的灌溉保障能力。研究结果表明：沧州市坑塘水体的空间分布呈东多西少的格局,坑塘水体的含盐量亦呈现东高西低的趋势。从时间分布来看,近30年来坑塘蓄水量总体呈增长趋势。通过影响因素分析,明确降水与蒸发是影响研究区坑塘水体增长的主要驱动因子,距离渤海的远近与地形地势是影响坑塘水含盐量分布格局的主要因素。沧州市坑塘多年平均蓄水量达到6.02亿m3,典型年份沧州市坑塘水分别能保障6 807 km2的冬小麦拔节期灌溉与7 104 km2的冬灌面积。坑塘水作为农业灌溉水源对于缓解河北低平原区水资源短缺意义重大。     

永定河上游流域土地利用变化及生态环境效应研究

基于1980年、1990年、2000年及2010年4期土地利用数据,定量化计算永定河上游流域土地利用动态度、土地利用类型间的转移矩阵、生态环境质量指数等指标,对永定河上游流域的土地利用变化和生态环境效应进行了系统分析。结果表明:(1)过去30年期间,研究区土地利用类型的面积所占比例由大到小排列为耕地草地林地城乡、工矿、居民用地水域未利用土地;1980—1990年与1990—2000年,土地利用综合动态度分别为0.06%、0.19%,土地利用类型的转出率或转入率基本上均小于10%,土地利用变化较小;2000—2010年,土地利用综合动态度较大,达到了6%,土地利用类型的转出率或转入率均大于10%,土地利用变化较大。(2)2000—2010年间永定河上游流域生态环境质量指数从从0.4230上升到0.4290,生态环境质量略有好转;总体上维持着区域生态环境的动态稳定。该研究可为永定河上游流域土地利用格局优化及生态环境的改善提供技术支撑。     

新疆车尔臣河流域土地利用/覆被变化分析

以1990年、2000年与2010年车尔臣河流域Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据,采用GIS技术分析研究区20 a土地利用/覆被变化。结果表明,1990—2010年,研究区耕地、水域湿地和建设用地呈现增加趋势,分别增加152.69%、343.05%、34.09%,其他用地类型变化不大;新增耕地面积主要来自于3.9%的草地;新增水域湿地面积主要来自于2.63%的沙地和2.03%的草地。研究结果可为区域水土资源可持续利用及生态环境保护提供参考。     

土地利用变化对潘家口水库控制流域径流影响

以潘家口水库控制流域为研究对象,利用1970、1980、1995和2010年4期土地利用数据分析土地利用时空变化特征,并结合SWAT模型从水文响应单元的角度,分析土地利用变化对流域径流变化及其空间分布的影响。结果表明:土地利用类型变化主要表现为水域减少,林地增加及草地、耕地减少,以及建设用地的扩张;2010年土地利用情景下研究区域中滦河、伊逊河、武烈河与老牛河4个子流域多年平均径流量平均减少6.36%。耕地及草地向林地的转化导致产流量减少,蒸发量增加是径流量减少的主要原因。单纯土地利用变化对潘家口入库径流影响并不大,上游中小水库、塘坝等工程的修建,及工农业和城市用水量的增加等是影响径流变化的主要原因。     

海南岛土地利用及产水量时空变化模拟EI北大核心CSCD

采用InVEST模型的产水模块研究海南岛1995—2015年的产水量时空变化,同时基于FLUS模型利用1995年与2015年两期的土地利用数据及自然、交通和社会因子,模拟2035年海南岛不同情景的土地利用变化及其对产水功能的影响。结果表明:1995—2015年海南岛城镇化加剧导致建设用地增加,增加的建设用地主要来源于林地和耕地的转换;1995—2015年海南岛产水量处于增长状态,产水深度总体呈现出东北部高、西南部低的空间分布格局;2035年自然发展情景下海南岛仍延续快速城镇化的发展速度,建设用地将增加36.7%,由此导致海南岛产水量较2015年增长0.67%;生态空间保护情景下的产水量增长率为-0.21%,实施生态保护措施可以很好地抑制产水量的增加,能够降低洪涝风险,保障海南岛生态系统产水功能。     

桃林口水库流域氮磷污染负荷对土地利用的响应分析

非点源污染是目前水体污染防治的主要对象,土地利用方式与污染物流失量密切相关。以桃林口水库流域为研究对象,通过构建SWAT非点源污染模型对流域非点源污染负荷进行模拟,研究不同土地利用结构对子流域TN、TP流失率的影响,并定量分析了研究区在2014和2019年土地利用类型下TN、TP流失量的变化。结果表明：构建的SWAT非点源污染负荷模型适用于该流域的非点源污染模拟,在单一的土地利用类型中,污染物流失率排序为耕地>草地>住宅用地>林地,与相对应的单一土地利用类型相比,林地的组合能有效降低子流域的污染物流失率;不同土地利用类型的产污能力差异较大,林地的单位面积产污量最低,耕地最高,与2014年相比,2019年流域林地面积增加而耕地和草地面积减少,TN、TP负荷分别减少了34.43%、23.75%。研究结果可为桃林口水库流域的水环境管理提供科学依据。     

淮河流域中上游径流变化归因分析

为了研究与量化人类活动、下垫面和气候变化等影响因素对淮河径流变化的贡献率,以淮河流域中上游(蚌埠站以上)为研究区域,采用M-K检验、滑动t检验、R/S分析法,分析1958—2018年的降水和潜在蒸发序列及1958—2016年的径流序列的变化趋势,确定径流序列的突变点,并采用土地利用转移矩阵分析土地利用变化及其对径流变化的影响。基于Budyko水热耦合平衡理论,计算降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数,定量分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。研究结果表明:蚌埠站径流序列在1990年发生突变,变化期多年平均径流深比基准期减少了20.9 mm,草地面积也在1990年出现大幅下降,占比更大的林地、水域面积对应的径流量表现为下降趋势。基准期和变化期降水、潜在蒸发、下垫面参数的弹性系数分别为2.11、-1.10、-1.10和2.36、-1.36、-1.07。在导致径流变化的各因素中,气候变化、下垫面变化、人类活动的贡献率分别为37.13%、-53.53%、-9.34%,其中下垫面变化是导致径流减少的主要原因。     

基于GIS与RS下的1990—2015年塔里木河流域LUCC及景观格局时空分析

针对西北干旱区流域生态环境恶化、人-地关系矛盾突出等问题,以新疆塔里木河流域为例,以Landsat卫星影像为主要信息源,通过解译数据分析了研究区1990—2015年土地利用变化特征。结果表明:1990—2015年研究区土地类型变化综合动态度3.16%,土地利用格局变化明显,土地利用类型单一动态度依次为耕地(2.11%)、建设用地(0.64%)、水体(0.06%)及未利用地(0.002%),林地(-0.25%)与草地(-0.21%)面积25 a间持续减少。耕地的持续扩张导致流域内草地和水体斑块个数成倍增加,斑块破碎化程度进一步加剧:通过对遥感解译数据、公开统计面积及相关普查成果等多源数据的比较印证,得出2015年塔里木河流域较为准确的流域耕地面积37 531 km~2,25 a间流域耕地面积增加12 940.92 km~2。研究成果为未来改善流域生态环境、促进流域生态文明建设、土地资源可持续利用及其管理等决策提供基础信息支撑,对我国西北干旱区土地利用管理规划和生态环境保护具有实际意义。     

北京市潮白河流域水体面积遥感监测与分析

采用遥感技术提取了北京市潮白河流域2011—2015年各类水体面积,分析了该流域水体面积的年际变化和年内变化。结果表明:北京市潮白河流域水体面积呈现缓慢增加趋势;在各类水体中,水库与湖泊的水体面积年际变化幅度小,河流与坑塘的水体面积年际变化幅度大,说明北京市潮白河流域水生态环境正在改善,这些监测数据将为该流域水资源动态管理、水生态环境动态管理提供支撑。