草海湿地区域土地利用景观格局时空变化特征研究

采用3S技术和景观生态学分析方法,对草海湿地区域近20 a的景观格局动态变化进行分析,结果表明:(1) 20 a间,草海湿地区域林地、草地景观类型面积呈下降趋势,水域、建设用地景观类型面积大幅增加,耕地景观类型面积总体有所增加;(2)从景观类型转换来看,研究区景观类型转换以草地、耕地景观类型的转入转出变化最大,草地退化较为严重;(3)从景观类型斑块密度和平均斑块面积变化情况来看,研究区各类景观类型的破碎化程度越来越严重;(4)从景观斑块形状和景观多样性变化情况分析,研究区林地、草地、建设用地景观斑块形状趋于规则,景观优势度明显,在整个研究区中占绝对的优势地位。总体来看,草海自然保护区建立之后,由于人为因素的干预,对湿地区域保护力度较大,一系列湿地保护、修复和恢复工程的实施,使得草海湖区面积持续增加,湿地得以较好的保护和恢复。     

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。     

疏勒河干流水域岸线等水生态空间范围划定初探

水流水域岸线等水生态空间范围划定是水流产权确权的基础性工作,文章根据疏勒河流域实际,结合疏勒河流域水流产权确权试点工作,分析了疏勒河干流水域岸线等水生态空间范围管理现状,提出了疏勒河干流不同河段水域、岸线等水生态空间管理范围划定的方法,为今后水流水域岸线划定提供了借鉴参考。     

向家坝水电工程影响下区域土地利用及景观格局变化

为研究向家坝水电工程建设对周围区域土地利用和景观格局变化的影响,本研究采用面向对象分类方法对水电站建设前(2006)与建设后(2017)两个时期的研究区遥感影像进行土地利用和景观格局变化分析,并以2006年为基准年,采用CLUE-S模型对研究区2017年"自然发展状态"下土地利用进行模拟,与2017年实际情形进行对比分析。研究结果表明:(1)2006-2017年间,在水电站外部工程和社会发展的双重作用下,水体面积大幅度增加,裸地得到开发利用,建筑区扩张,林地和耕地减少较多;(2)相较于"自然发展状态",水电工程影响下的建筑区面积略有下降,园地/草地面积下降且与林地之间交叉分布增多;(3)相较于"自然发展状态",水电工程影响下研究区景观格局变化表现出不同的特点:景观水平上,自然发展对研究区整体的聚集作用减弱;类型水平上,研究区景观格局呈现出三种趋势:耕地与园地/草地呈增强趋势,建筑区与裸地呈延缓趋势,林地呈相反趋势。     

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。     

近 40 年来窟野河流域土地利用类型变化及驱动因素

为分析土地利用变化的内部特征及驱动机制,从土地利用整体格局、土地利用转移方向、转移程度和土地利用单一动态度方面出发,全面分析近40年以来窟野河流域土地利用的时空变化特征,并利用SPSS软件系统地阐述了其驱动机制。主要结果表明:目前,该流域各土地类型面积占比为草地耕地煤矿用地林地沙地居住用地水域未利用土地,耕地主要分布在研究区中部和东南部,煤矿用地主要分布在河流沿岸;在研究时段内,煤矿用地作为动态度最高的土地利用类型,其面积大幅增加,主要流入源为草地和耕地,该流域煤炭的大规模开采已严重影响到该流域的植被覆盖情况以及农业生产活动;经济的高速发展,尤其是第二、第三产业的壮大是导致该流域煤矿用地和居住用地发生明显变化最主要的驱动因子,而耕地、林地、草地和水域的面积变化也与其息息相关,但变化幅度相对较小;此外,人口作为重要因素之一,也在土地利用的变化过程中起到了较为明显的推动作用。     

基于土地利用变化的永定河流域生境质量评估

为揭示永定河流域生境质量演变规律,以永定河(官厅至屈家店河段)流域为研究区,运用InVEST模型,探讨区域内1985～2015年土地利用及生境质量时空演变及其影响因素,并分析其景观格局特征。结果表明：研究区内主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用类型变化主要表现为城镇用地和农村居民点面积的增加。研究区总体景观趋于破碎化,其中旱地为研究区域的优势景观。研究区总体生境质量指数呈下降趋势,下降率达6.7%,主要原因为城镇用地的扩张,但河流岸线范围内指数呈上升趋势,表明北京市对永定河的治理成效显著。生境质量指数与人口和GDP呈负相关,表明人口和GDP的增加会降低生境质量指数。今后应加强研究区内草地和林地的保护力度,控制城镇用地面积,提高研究区域生态系统服务功能稳定性。     

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。     

疏勒河流域地下水化学特征及控制因素研究

为了解决疏勒河流域地下水退化过程中出现的生态环境问题,在分析疏勒河中下游盆地地下水TDS含量空间变化和分析地下水化学特征的基础上,阐明了控制该地区地下水化学演化的主要因素,结果表明:疏勒河流域地下水TDS含量从祁连山前至瓜州盆地逐渐增大,研究区地下水的流动方向为祁连山前→玉门-踏实盆地→瓜州盆地;祁连山前泉水、玉门-踏实盆地地下水和瓜州盆地地下水的主要水化学类型分别为Mg-Ca-HCO_3、Mg-Ca-HCO_3-SO_4、Na-Mg-SO_4-Cl型;控制疏勒河流域地下水水化学演化的主要因素包括岩石风化作用和蒸发结晶作用,其中岩石风化作用占主导地位。     

疏勒河灌区信息化量测设施应用实践

正一、疏勒河流域概况疏勒河地处甘肃西北,位于河西走廊西端,广义的疏勒河流域由位于河西走廊南部的苏干湖水系和北部的疏勒河水系两部分组成。狭义的疏勒河流域主要指疏勒河干流,全长670 km,内辖昌马、双塔、花海三大灌区。本文主要以狭义的疏勒河灌区为研究对象,通过梳理灌区内的信息化计量手段,分析存在的问题,结合农业灌溉要达到"计量到户、按方收费"的目标,为疏勒河灌区乃至全国灌区量测和水利信息化提供基础依据。     

基于InVEST模型的赤水河流域生态系统服务功能评估研究

通过开展流域生态系统服务功能评估,分析生态系统服务功能时空动态演变趋势,能够快速识别流域整体健康水平和退化程度,为流域生态系统保护提供决策依据。本研究采用ArcGIS和Fragstats软件分析了赤水河流域1980—2015年6期土地利用的时空动态变化和景观格局特征,采用InVEST模型综合评估了赤水河流域的水源供给、土壤保持、碳存储和生境质量等生态系统服务功能,并分析了35年间流域生态系统服务功能的时空分异特征。研究结果表明:赤水河流域1980—2015年土地利用未发生显著变化,保持了相对天然的生态系统状况。流域产水量近年来略微增加,中下游是主要的产水区。流域整体土壤侵蚀状况为微度侵蚀,轻度侵蚀面积近年来略微增加。赤水河流域为碳源区,流域碳储量呈降低趋势。流域生境质量指数平均值约为0.78,生境质量整体呈改善趋势。研究可为赤水河流域的生态环境保护提供参考。     

近30年来浏阳河流域景观格局动态及稳定性时空变化特征

为揭示浏阳河流域的景观稳定性时空变化特征,在RS和GIS技术支持下,利用1985年、2000年和2015年遥感影像获取流域内3期土地利用/覆盖类型数据,运用景观分析方法定量分析了1985—2015年间浏阳河流域景观结构变异特征、稳定性变化特征及景观稳定性与景观类型的相关关系。结果表明:①在1985—2015年间,浏阳河流域景观总体结构的时间变化特征为破碎化度、斑块边缘复杂度和景观多样性先增加后降低,人类干扰强度和景观团聚程度先降低后增加,反映出研究区景观稳定性呈先降低后增加的变化;②该流域的稳定性分布具有明显的空间分异特征,流域东部和南部稳定性较高,中部和西部稳定性较低;③不同景观类型的稳定性高值关联度从大到小的顺序为林地>耕地>人工表面>水体,低值关联度从大到小的顺序为人工表面>耕地>水体>林地;④林地是维持流域景观稳定性的关键景观;⑤社会经济和政策因素是该流域景观稳定性最重要的驱动因素,通过有效的政策调控,可以遏制和改善景观稳定性恶化的状况,为流域的管理和规划提供理论基础和决策依据。     

岷江上游土地利用变化下的生态系统敏感性研究

为研究岷江上游土地利用变化对生态系统敏感性的影响,首先利用土地利用动态度分析了青藏高原东缘岷江上游近11 a来的土地利用变化趋势;其次基于生态系统服务价值当量测算了研究区的生态系统服务价值,并借助生态系统传统敏感性系数对测算结果进行检验;最后利用交叉敏感性系数定量评估了土地利用变化对生态系统服务价值的影响程度及方向。结果表明:(1)2000~2005年研究区的土地利用变化主要是耕地转为森林、灌丛和草地,生态系统服务价值增加约0.46亿元;2005~2010年的土地利用变化主要是森林、耕地转为灌从、草地和荒漠,生态系统服务价值减少约0.57亿元。(2)研究期内森林的生态系统服务价值最高,其次是灌丛和草地;各生态系统服务功能类型中气候调节和水文调节的生态系统服务价值最高,食物生产和维持养分循环的生态系统服务价值最低。(3)研究期内岷江上游生态系统传统敏感性系数均小于1,大小依次为:C_(森林)C_(灌丛)C_(草地)C_(水域)C_(耕地)C_(荒漠)C_(裸地)。(4)导致岷江上游生态系统交叉敏感性最高的土地利用变化是森林和水域、草地和水域的相互转换,交叉敏感性系数均大于1,大部分土地利用转换的生态意义并不明显,但水域和其他地类相互转换的生态意义略有上升。研究结论有望为岷江上游土地利用宏观调控及生态系统综合管理提供一定科学依据。     

新疆玛纳斯河流域景观格局演变及驱动力分析

以1976,1990,2000,2005年和2010年玛纳斯河流域的遥感影像数据为基础,利用GIS、Fragstats3.4、SPSS和灰色模型软件,以景观格局指数分析了玛纳斯河流域的景观变化特征,并结合因子分析和灰色关联度模型对驱动力进行了定量分析。结果表明:近40 a来,研究区整体景观格局表现出多样化、复杂化和破碎化,其中建工用地和耕地呈现出双向拓展并趋于集中的趋势,优势度大大提升,而其他景观类型则与之相反;景观格局的演变受到人为因素和自然因素的双重影响,且以人类活动影响为主;各景观类型因经济和城市发展对资源和空间的需求而发生不同程度的变化。为保护玛纳斯河流域的生态安全,优化景观结构,流域内人地关系需要有效地协调。     

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%。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

基于FCM-LVQ网络模型的疏勒河流域水安全评价

疏勒河流域水安全状况对祁连山脉的生态安全具有重要影响。针对疏勒河流域水安全问题,提出一种环境-生态-监管-治理模型,构建出祁连山脉内陆河流域水安全评价指标体系,通过模糊C-均值聚类分析(FCM)法结合专家打分法对指标数据进行处理,运用学习向量量化(LVQ)网络模型得到疏勒河流域水安全评价等级,并与单纯使用LVQ神经网络和BP神经网络的评价结果进行对比,以验证评价模型的实用性。结果表明:疏勒河流域水安全状况2013年表现为不安全,2014-2016年表现为基本安全,2017-2019年表现为安全,整体呈现为逐渐上升的趋势,这与流域内实际情况是相符的。另外,FCM-LVQ网络模型在运行速度及评价结果精度上明显更优于另外两种网络模型,可在流域水安全评价中推广使用。     

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。     

黄土高塬沟壑区绿水对土地利用和气候变化的响应研究——以南小河沟流域为例

黄土高原地区生态环境脆弱,水资源十分匮乏,生产、生活和生态用水受到严重威胁。本文选择黄土高塬沟壑区典型小流域——南小河沟流域为研究对象,分别采用水量平衡法和Zhang模型法评价了该流域1954—2012年的绿水资源量,利用Mann-Kendall统计检验法对年绿水量进行了趋势分析和突变点检验,并探讨了绿水对土地利用和气候变化的响应规律,定量评价了两者变化对绿水的影响。结果表明:与水量平衡法相比,Zhang模型法的拟合结果较好,流域多年绿水资源量为443.2 mm,年绿水量呈不显著的下降趋势,突变时间发生在1978年;各土地利用类型绿水的年际变化不均,其中林地绿水量最大,草地次之,建筑用地最小;气候变化对绿水的影响中,降水是影响绿水的主要限制因素;根据情景分析法的计算结果,1954—2012年期间气候因素和土地利用因素对绿水变化的贡献率分别为123.6%和-23.6%,分离评判法的计算结果为137.7%和-37.7%,因此气候变化对绿水的影响要远大于土地利用变化,而林地面积增加是土地利用变化使绿水量增加的原因。该研究可为黄土高原区域生态环境恢复、区域水资源规划管理提供合理有效的理论依据。     

黄河流域近40年气候变化的时空特征

黄河流域是我国主要的气候敏感区之一,气候变化对其生态环境演变与经济社会发展有显著影响。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料分析了黄河流域过去40年的温度、降水、水汽通量散度、蒸散和荒漠化风险等的演变特征,结果发现:1979—2019年黄河流域四季均呈现明显增温趋势,其中春季增温最为明显;季节性降水的变化差异显著,春季和夏季降水呈现下降趋势,秋季降水增加;黄河流域空中水汽以辐合为主,过去40年黄河流域上游水汽辐合年际波动最小,中游次之,下游最大;黄河流域蒸散整体呈现减少趋势,其中增加趋势集中在上游地区;黄河流域荒漠化风险整体处于中等风险以上,呈现由南向北加剧的空间分布,1982—2014年黄河流域荒漠化风险呈现下降趋势。本研究厘清了全球气候变化背景下黄河流域蒸散、水汽输送和降水等水循环过程的变化规律,能够为维护黄河流域地区生态安全、防范重大气象灾害风险提供科学依据。