土地利用模式對遼東河流生態(tài)水文影響研究

以洮河流域為研究區(qū)，基于swat模型模擬，從多年平均徑流、典型年徑流和徑流波動性等3方面探討土地利用變化對河川徑流過程的影響．結(jié)果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用變化背景下，上游甘南片區(qū)徑流量減少、下游黃土片區(qū)徑流量增加；土地利用變化對上游枯水年徑流和下游豐、平水年影響較大；對洮河上游甘南片區(qū)徑流波動有微弱抑制，使洮河下游黃土片區(qū)的徑流波動有一定的增強．

以洮河流域為研究區(qū)，基于swat模型模擬，從多年平均徑流、典型年徑流和徑流波動性等3方面探討土地利用變化對河川徑流過程的影響．結(jié)果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用變化背景下，上游甘南片區(qū)徑流量減少、下游黃土片區(qū)徑流量增加；土地利用變化對上游枯水年徑流和下游豐、平水年影響較大；對洮河上游甘南片區(qū)徑流波動有微弱抑制，使洮河下游黃土片區(qū)的徑流波動有一定的增強．

河流健康與生態(tài)水文研究的挑戰(zhàn)——河流健康與生態(tài)水文研究的挑戰(zhàn)

贛江是鄱陽湖的最大支流,是鄱陽湖水污染物的主要來源,查明流域土地利用方式對贛江水質(zhì)的影響和鄱陽湖的水環(huán)境保護具有重要意義?；?012年對贛江7個主要支流nh+4-n、tp、codmn和do濃度的每月測定結(jié)果,通過不同空間尺度和土地類型等級劃分,利用相關(guān)分析和冗余分析研究土地利用方式對贛江流域河流水質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明,子流域的土地利用方式對tp的影響大于緩沖區(qū);對codmn的影響在豐水期大于緩沖區(qū),在枯水期小于緩沖區(qū);對nh+4-n的影響在豐水期與緩沖區(qū)接近,在枯水期小于緩沖區(qū);do受土地利用方式的影響較小。水田中的丘陵水田是贛江水體tp和豐水期codmn的主要來源;平原水田是枯水期codmn的主要來源。居民建設(shè)用地中的城鎮(zhèn)用地是贛江水體tp、nh+4-n和豐水期codmn的主要來源,農(nóng)村用地是codmn的主要來源。水域中的水庫坑塘是贛江水體tp和豐水期nh+4-n、codmn的主要來源。

以大通河流域為研究區(qū)域,利用1985年和2005年土地利用數(shù)據(jù),結(jié)合swat分布式水文模型定量評估了流域土地利用/覆被變化的水文效應(yīng).結(jié)果表明:1985-2005年大通河流域的土地利用變化主要表現(xiàn)為草地向耕地、居工地轉(zhuǎn)變,草地所占比例由46.7％驟降至20.9％,而耕地面積由1985年的1065.8km2增加到2005年的3243km2;相較于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模擬的多年平均徑流增加了1.92×108m3,由于上中下游主要的土地利用/覆被變化不同,導(dǎo)致流域徑流變化增加程度由西北至東南逐漸增大;大通河流域年徑流的增加主要表現(xiàn)為汛期徑流增加,訊期月平均徑流增幅達到了0.40×108m3·mon-1;非汛期徑流則呈不明顯減小趨勢,平均降幅為0.024×108m3·mon-1.合理規(guī)劃大通河流域土地利用方式,提高水源區(qū)涵養(yǎng)能力,對流域水資源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.

運用多測站校正檢驗機制率定方法,應(yīng)用mikeshe模型量化評價土地利用與降水變化對流域水文的影響。結(jié)果表明,盡管mikeshe模型在流域上游大閣站的模擬性能稍遜于下會站和戴營站,3個測站校正和驗證階段的nash-sutchliffe系數(shù)值分別為0.56和0.49、0.65和0.69、0.57和0.68,但模型對于各測站平均徑流的模擬效果較好,說明該模型在潮河流域等華北土石山區(qū)具有一定的適用性和應(yīng)用潛力。與基準期(1963—1979年)相比,1980—1989年潮河流域年徑流量減少約22mm,土地利用與降水變化對流域水文變化的貢獻相當,兩者分別占總徑流變化的59%和41%;1990—1999年年徑流量較基準期基本沒有變化,這主要是由于降水變化與土地利用變化對流域水文的影響作用相反;2000—2008年,流域年徑流量較基準期減少35mm,降水變化對徑流減少的影響作用占80%,土地利用變化則占20%。

隨著人民采用自然資源的程度越來越高，全球水資源短缺，但又伴隨嚴重的洪澇災(zāi)害，這兩類問題已經(jīng)引起了全球范圍內(nèi)的關(guān)注。氣候和土地利用的變化對水文、水資源影響重大，因此研究氣候和土地利用變化對水文水資源的影響已經(jīng)成了一種趨勢。本文主要闡訴了我國對于氣候和土地利用對水文水資源的研究，及其研究方向、方法和優(yōu)缺點，并且分析了該項研究對我國全面可持續(xù)發(fā)展的重大作用。在我國的現(xiàn)實、研究基礎(chǔ)上，分析了我國水資源發(fā)展趨勢，并且就比基礎(chǔ)之上，提出了我國在土地利用上的問題，并且提出解決，盡可能減少氣候和土地利用對水資源的不良影響。

利用遙感圖像、1980年和2000年landsattm影像數(shù)據(jù),用分類統(tǒng)計方法、分段比重百分比指標法分析渭河流域土地利用及覆被變化空間分布和轉(zhuǎn)移情況。以清源河小流域為研究實例,用分類水文模型對其進行了模擬。結(jié)果表明,黃土高原土地利用及覆被變化對流域年徑流有顯著影響,即:對徑流的影響表現(xiàn)為季節(jié)性特征明顯;對暴雨形成的洪水過程有延時效應(yīng)。

利用滇池流域2008年tm影像數(shù)據(jù)和入湖河流67個監(jiān)測點的水質(zhì)數(shù)據(jù),以子流域為基本研究單元,從子流域綜合分析和子流域分類分析兩個角度,研究土地利用類型(國家分類標準)對入湖河流水質(zhì)的影響.結(jié)果表明,21個子流域單元的水質(zhì)污染指標(codmn、tp、tn、nh3-n)與居民點及工礦用地呈顯著正相關(guān),與耕地、林地、草地呈負相關(guān).對整個流域而言,城鎮(zhèn)及工礦用地是入湖河流水質(zhì)污染的主要來源,其污染貢獻掩蓋了耕地的貢獻;根據(jù)土地利用結(jié)構(gòu)和空間分布格局的差異,將滇池流域的21個子流域分為3類(城鎮(zhèn)及工礦用地為主、耕地為主、林地為主).分類分析表明,水質(zhì)污染指標與居民點及工礦用地始終呈現(xiàn)正相關(guān),與林地始終呈現(xiàn)負相關(guān).同時,討論了土地利用空間格局差異對水質(zhì)的影響,說明土地利用比例結(jié)構(gòu)和分布格局對水質(zhì)亦具有重要影響,

為了實現(xiàn)土地的可持續(xù)利用和生態(tài)的可持續(xù)維護,以藉河流域5期土地利用數(shù)據(jù)和構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價模型為基礎(chǔ),運用馬爾科夫模型對藉河流域的土地利用及生態(tài)服務(wù)價值變化進行評估,結(jié)果表明:研究時段內(nèi)坡耕地、梯田、林地和草地的總面積占流域面積的90%以上,坡耕地面積逐期減少,梯田和林地面積增加;1975—2030年流域總的生態(tài)服務(wù)價值呈增加趨勢,草地和林地占總價值比例達到70%以上;預(yù)測2020年和2030年流域的生態(tài)服務(wù)價值分別增加到5.499億元和5.633億元,1975—2030年間單項生態(tài)服務(wù)價值中土壤形成與保持、維持生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)4項占總價值的60%左右。

以沂河流域為例,在arcgis10.2中解譯沂河流域2005年和2015年遙感影像,得到兩期土地利用數(shù)據(jù).并分析了2005-2015年沂河流域土地利用及其變化情況,以costanza生態(tài)服務(wù)價值計算方法為參考,分析了沂河流域生態(tài)服務(wù)價值變化情況.結(jié)果表明:研究區(qū)耕地面積顯著減少,但生態(tài)服務(wù)總價值卻從2005年的2338964萬元上升到2015年的2427039萬元,上升了約3.77％,這主要是由于林地面積的增加帶來的較高的生態(tài)服務(wù)價值.

為了對遼寧省土地利用變化引起的排澇模數(shù)影響進行更加準確的模擬研究,以渾河流域排澇區(qū)為研究對象,利用scs-mike11耦合模型分別對不同時期土地利用類型下的排澇模數(shù)進行模擬分析,并揭示了排澇模數(shù)隨土地利用變化的作用規(guī)律,然后通過設(shè)定不同地面硬化率、水旱比和水面率等參數(shù)分別對土地利用變化條件下的排澇措施進行模擬分析.研究成果可為土地利用變化條件下渾河流域制定排澇減災(zāi)技術(shù)措施并確定排澇模數(shù)提供決策依據(jù)和理論支持.

為了對遼寧省土地利用變化引起的排澇模數(shù)影響進行更加準確的模擬研究,以渾河流域排澇區(qū)為研究對象,利用scs-mike11耦合模型分別對不同時期土地利用類型下的排澇模數(shù)進行模擬分析,并揭示了排澇模數(shù)隨土地利用變化的作用規(guī)律,然后通過設(shè)定不同地面硬化率、水旱比和水面率等參數(shù)分別對土地利用變化條件下的排澇措施進行模擬分析。研究成果可為土地利用變化條件下渾河流域制定排澇減災(zāi)技術(shù)措施并確定排澇模數(shù)提供決策依據(jù)和理論支持。

流域尺度上土地利用類型與水體水質(zhì)之間存在相關(guān)關(guān)系,這種相關(guān)關(guān)系同時會受到各種社會經(jīng)濟活動的影響.在自然或半自然區(qū)域內(nèi),土地利用類型與水質(zhì)的相關(guān)關(guān)系比較顯著.然而,在城市區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟活動將會影響土地利用類型與水質(zhì)的相關(guān)關(guān)系.為證實這一現(xiàn)象的存在,選取京津地區(qū)11個小流域為研究對象,分別從小流域綜合分析和小流域聚類分析2個角度,分析土地利用類型及其社會經(jīng)濟特征與河流水質(zhì)的關(guān)系,并以溫榆河小流域情景分析進一步探討社會經(jīng)濟因素對土地利用類型與河流水質(zhì)關(guān)系的影響,結(jié)果顯示,聚類分析中,半自然區(qū)域中小流域的tn、tp、nh4+-n均與土地利用類型相關(guān),而城市區(qū)域中小流域的tn、tp、nh4+-n均與社會經(jīng)濟因素相關(guān),社會經(jīng)濟因素的差異改變甚至削弱了土地利用類型與河流水質(zhì)的相關(guān)性,驗證了假設(shè)現(xiàn)象的存在.因此,在跨域城鄉(xiāng)梯度的區(qū)域尺度研究水體水質(zhì)及其影響因素的相關(guān)性時,需要綜合考慮土地利用類型及其社會經(jīng)濟特征.

水利工程是國家基礎(chǔ)性工程建設(shè)項目,是關(guān)于民族發(fā)展大計的重點工程隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們生產(chǎn)生活對水資源的需求量越來越大。過度的對水資源的開發(fā)利用對人們賴以生存的地球環(huán)境造成了極大的破壞。在此緊迫形勢下,為了能夠達到人類社會經(jīng)濟同生態(tài)環(huán)境的和諧穩(wěn)定發(fā)展,世界各國都在加大水利工程治理研究的力度,力求從改造現(xiàn)有水利工程,減少水利工程開發(fā)建設(shè)對河流等生態(tài)環(huán)境的影響來實現(xiàn)。文章就水利工程建設(shè)對河流生態(tài)的影響進行了分析探討,并提出了相關(guān)的減少水利工程建設(shè)對河流生態(tài)造成影響的策略。

水利工程的發(fā)展給我們帶來了巨大的經(jīng)濟效益,推動了我國經(jīng)濟的發(fā)展,使人民的生活水平進一步的提高,取得如此的成果自然讓人欣喜,但是在帶來經(jīng)濟效益的同時我們必須正視的問題的存在,水利工程的建設(shè)確實在一定程度上改善了河流生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀,但是這種發(fā)展更多的是對生態(tài)系統(tǒng)尤其是河流生態(tài)系統(tǒng)造成的嚴重破壞,本文通過研究水利工程對河流生態(tài)造成的影響,提出了改善河流系統(tǒng)的相關(guān)策略。

為研究海河流域徑流對土地利用變化的響應(yīng),以阜平流域、匡門口流域和界河鋪流域為研究區(qū),利用1970—2011年的水文氣象資料,分析了不同土地利用的時空轉(zhuǎn)移特征,然后結(jié)合swat(soilandwaterassessmenttool)模型,設(shè)置4種土地利用情景,評價了土地利用變化對徑流的影響。結(jié)果表明:模型能夠較好地模擬全年及汛期月流量過程;多年徑流量呈下降趨勢,20世紀80年代到90年代中期呈波動性變化;不同的土地利用類型在時空上的轉(zhuǎn)化呈現(xiàn)可逆性,主要是林地增加,草地減少,耕地略有增加;林地的增加和草地的減少會降低汛期徑流量以及最大月徑流量;汛期徑流系數(shù)隨著林地面積的增加而減小。合理地規(guī)劃土地利用格局,對控制流域水文事件具有重要意義。

為定量分析內(nèi)陸河干旱區(qū)流域土地利用/覆被變化過程和流域水文循環(huán)二者的響應(yīng)關(guān)系,選擇新疆開都河流域為研究區(qū),設(shè)置了多種土地利用/土地覆被的變化情景,并通過swat模型對流域地表徑流進行了模擬,結(jié)果表明校準期模型的相對誤差、納什效率系數(shù)、線性擬合系數(shù)分別為-20.13%、0.78、0.82,驗證期分別為-18.94%、0.81、0.85,均達到了建立模型所需的標準,模擬結(jié)果可信。假定氣候條件不變,設(shè)定不同土地利用/覆被變化情景進行模擬,結(jié)果表明:(1)當流域草地及林地退化為裸地或人工表面時,開都河流域月均流量變化最大,且豐水期流量增大,枯水期流量減小,其中6月流量增大39.55%,10月減小55.35%；(2)當流域林地退化為草地時,流域月均流量整體變化不大,其中4月增加最多,增加1.46%,12月流量減小最多,減小1.05%；(3)當流域裸地及人工表面逐步恢復(fù)為草地與林地時,流域月均流量大多減小,其中2月減小最多,為8.00%,10月流量增大最多,為1.01%。

為分析遼寧省不同區(qū)域河流土地利用變化對徑流演變的影響,本文以1980年、1995年、2000年、2008年為時間節(jié)點,分析東南部、中北部、西部的河流土地利用變化以及河流徑流變化趨勢;并通過對流域1980~2008年降水和地表徑流量的相關(guān)性,分析不同分區(qū)土地利用變化對徑流的影響程度.旨在為流域土地利用的合理開發(fā)提供指導(dǎo).

水資源短缺和洪澇災(zāi)害已經(jīng)成為全球關(guān)注的重大問題。氣候與土地利用變化對水文水資源的影響已引起全人類的廣泛關(guān)注。本文旨在介紹氣候與土地利用變化對我國水文水資源系統(tǒng)影響研究的進展、方法、技術(shù)及其優(yōu)缺點,并分析其對國家經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃決策建設(shè)的具有重要意義?？偨Y(jié)了其發(fā)展趨勢,進一步分析了我國在這方面的研究進展,在此基礎(chǔ)上,提出了主要問題及未來的發(fā)展趨勢。

西南岔河為湯旺河一級支流,隨著人類活動對下墊面的影響,河道內(nèi)的懸移質(zhì)泥沙含量逐年增多。本文應(yīng)用swat(soilandwaterassessmenttool)分布式水文模型構(gòu)建了流域水沙模型,研究分析了西南岔河流域1995—2015年土地利用空間變化對土壤侵蝕的影響,模擬分析了綠化對減輕水土流失的作用,為當?shù)厮帘３诌x擇灌木品種和種植規(guī)模提供依據(jù)。

土地利用/覆被變化是導(dǎo)致流域水資源發(fā)生變化的重要原因.以中國西北地區(qū)的洮河流域為研究區(qū),構(gòu)建適宜于洮河流域的分布式水文模型(swat),在綜合考慮流域1985-2000年間土地利用/覆被變化特征的基礎(chǔ)上建立多種土地利用/覆被情景,并對不同情景下的水文過程進行模擬,得到以下結(jié)論:(1)經(jīng)校準后的swat模型,其驗證期的相關(guān)系數(shù)r~2、相對誤差r_e和效率系數(shù)e_(ns)分別為0.83、-8%和0.68,說明swat模型在洮河流域徑流量模擬中具有較高的適用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用類型.林地的壤中流、土壤濕度和產(chǎn)水量最大,耕地的地表徑流和蒸散量最大.與1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表徑流增加了1.72%,地下徑流和產(chǎn)水量降低了0.8%和0.4%;耕地擴張和城鎮(zhèn)建設(shè)用地情景下流域地表徑流明顯增加,生態(tài)恢復(fù)情景下流域地表徑流和產(chǎn)水量均有所降低.(3)從月徑流量來看,林草地可以減小最大與最小流量的變幅,而耕地的作用正好相反.與1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表徑流增加1.67%,地下徑流減少0.83%,產(chǎn)水量減少0.36%;非汛期地表徑流增加1.86%,地下徑流減少0.63%,產(chǎn)水量減少0.46%.說明林草地減少對非汛期的影響更大.