基于InVEST模型的阿克苏河流域产水量评估及环境因素影响研究

阿克苏河生态环境的主要问题是水资源分布不均衡。对阿克苏河流域生态系统产水功能的定量评估和空间表达,是阿克苏河流域可持续发展的重要保障。本文以阿克苏河流域为研究区,在收集气象数据、蒸散发数据、DEM数据、流域数据和遥感数据的基础上,基于InVEST-WY(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs-Water Yield)模型,对研究区2010、2015年的产水服务进行定量评估,分析其时空格局与动态变化规律,以及土地利用、气候、土壤质地和高程等因素对产水服务的影响,以期为阿克苏河流域生态系统产水服务的恢复和重建提供一定的理论依据。结果表明,2010、2015年阿克苏河流域产水总量达46. 60×10~8、34. 86×10~8m~3,产水量空间异质性明显。阿克苏河流域产水量一半以上处于低水平,集中分布在柯坪县和乌什县中南部地区,应加强水源管理与保护。土地利用转移、气候因子变化、高程、土壤质地等因素对产水量空间异质性有重要影响。     

近30年千岛湖流域产水量时空变化及其影响因子分析

【目的】千岛湖流域是长江三角洲重要的水源地和生态屏障区，研究其水源供给服务对长江三角洲生态保护和社会经济高质量可持续发展有着重要的意义。【方法】基于InVEST模型对千岛湖流域近30年的产水量进行量化，并通过情景分析法和地理探测器探究其时空变化特征以及空间分异的主要影响因子。【结果】1995—2019年，千岛湖流域产水量与降水量的年际变化具有一致性，表现为前期大幅度减小后明显增大再略微减小的波动变化趋势，空间分布格局变化不大，产水高值区主要集中在流域西部，低值区则集中在流域东部湖区范围内；不同土地利用类型中，建筑用地的平均产水量最高，草地次之，林地和水体的平均产水量最低；气候变化对产水量的影响较为显著，土地利用变化对产水量的影响较低；实际蒸散量是产水量空间分布格局的主要驱动因子，土地利用类型次之，实际蒸散量与降水的交互作用最为显著。【结论】流域产水量是气候、土地利用类型等多种因子共同作用的结果，在未来的生态建设和环境保护中，需要综合考虑地形、气候和人类活动的变化对千岛湖流域产水服务的影响。     

基于情景的关中平原土地利用和生态系统服务预测及变化分析

结合气候情景和政策情景设置了16种未来情景,在2000年和2010年土地利用数据的基础上利用IDRISI软件中的LCM模块模拟了2050年关中平原地区的土地利用,并估算了2050年各情景的3种生态系统服务(固碳、保土和保水)。结果表明:全球气候变化对未来土地利用有显著影响,生态系统服务主要随着土地利用变化而变化。碳税政策的实施对林地影响较大,对土壤保持和固碳有积极作用,对产水有消极作用;人口政策实施对城镇用地影响较为显著,降低固碳与土壤保持能力,增加产水能力。固碳量和保土量总量高的情景中,产水量通常较低;而固碳量和产水量低的情景中,产水量通常较高。     

汾河上游流域景观破碎化与生态系统服务关系研究

以汾河上游流域为研究区,综合运用网格分析法和景观生态学与生态系统服务相关理论,基于ArcGIS和GeoDa方法分析了2000、2008和2015年土壤保持、产水量和植被净初级生产力(NetPrimary Productivity,NPP)三种生态系统服务时空变化特征与景观格局的空间分异规律,定量分析了景观破碎化与生态系统服务的空间相关性。结果表明:(1)2000-2015年,土壤保持与产水量均整体呈现先增加后减小的趋势,空间分布变化比较明显;NPP生产呈现持续增加的趋势。(2)2000-2015年,流域西南部景观格局变化最为明显,其破碎化程度增强,而流域北部景观格局破碎化程度减弱。(3)2000-2015年,土壤保持、产水量与景观破碎化呈现显著空间相关关系(P0.05),NPP生产与景观破碎化的空间相关性相对较弱。     

2000—2019年青海湖面积时序特征分析及预测

深入了解湖泊时空变化特征及其驱动力因素，有助于提高对地球水资源循环、利用的认识，加深对生态环境的理解。为了研究青海湖面积的时序特征，选取了2000-2019年Landsat影像，利用归一化水指数进行面积提取；结合青海湖湖区气象数据，分析青海湖面积变化与入湖径流量、降水量、蒸发量、温度的响应关系；基于时间序列，利用ARIMA模型对青海湖未来三年面积进行预测。得出结论：青海湖面积呈现先上升后下降的趋势，2004年面积为20年最低；青海湖湖区东岸面积变化明显；青海湖面积变化与降水量变化关系密切且呈现滞后性，与温度和蒸发量相关性不大；预测2020、2021、2022年青海湖面积呈上升趋势。     

基于空间信息平台的土地利用方式变化径流响应模拟

以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究区域3期(20世纪80年代、20世纪90年代、2000年以后)土地利用图模拟分析土地利用变化对流域产水的影响.利用流域附近8个气象站1980～2005年的资料,内插得到流域内的气象资料,应用P-M法耦合植物生长模型(EPIC)计算流域潜在蒸散发;利用息县以上集水区域1980～2005年63个雨量站资料及尺度为1:200 000土壤类型图,选用SWAT模型模拟流域的径流过程,并分析了产水特性参数时空变化.结果表明:降雨量的大小弱化了流域下垫面条件对产水的影响;在降雨和土壤质地相同的情况下,产水能力旱地大于水田大于草地大于林地;旱地增加后流域产水量也会增加,林地不易于流域的产流.     

基于RS和GIS的青海湖流域湿地景观格局变化分析

在RS和GIS技术支持下,以1987年、2000年以及2010年的TM遥感影像为数据源,利用人机交互目视解译方法获取青海湖流域湿地景观数据,运用景观生态学原理,选取景观破碎度和景观分维数,对青海湖流域的湿地景观格局变化进行定量的分析.结果显示,(1)青海湖流域的主体湿地景观是高寒沼泽.(2)青海湖流域湿地景观的面积波动明显,景观结构发生了一定变化.(3)1987~2000年湿地景观面积逐渐迅速减少,景观破碎度以及景观分维度明显增加.(4)2000~2010年湿地景观面积增加迅速,景观的破碎度显著减少,景观聚合程度增强.     

晋北沙漠化区生态系统产水服务时空变化

以晋北沙漠化地区为研究区,在收集气象数据、蒸散发数据、DEM数据、流域数据和遥感数据的基础上,基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)模型,对研究区三期(1999、2009和2014)的产水服务进行定量评估,分析其时空格局与动态变化规律,以期为晋北地区生态系统产水服务的恢复和重建提供一定的理论依据。研究表明,1999～2014年晋北沙漠化地区的产水服务呈逐渐增加的趋势,其中后五年(2009～2014年)间增加量比前十年(1999～2009年)间增加量大,增加较多的区域分布在研究区的西南部忻州市的保德县、五寨县和神池县及北部的右玉县、新荣区、大同县和左云县等地。因此,可根据目前晋北沙漠化区的产水服务实况,结合实际采用一定措施来加大产水量,从而进一步提高生态系统产水服务供应能力。     

气候和土地利用变化对北三河流域生态系统水源供给服务功能的影响

北三河流域是京津冀地区的重要水源地,恰当分析流域水源供给时空变化及驱动因素对维持生态系统安全与稳定意义重大.基于气象、土地利用及土壤等数据,利用InVEST模型的产水模块分析了北三河流域2000—2017年水源供给量的时空变化特征,通过情景模拟探讨了气候与土地利用变化对流域水源供给能力变化的贡献程度.结果表明, 2000—2017年,北三河流域年均水源供给量为17.8×10~8 m~3,其年际变化呈增加趋势,增长率为1.03×10~8 m~3/a.水源供给量在空间上呈南高北低的分布格局,南北部的平均产水深度分别为70.85 mm和8.83 mm,水源供给高值区由东南泃河和还乡河流域向西南温河与永定北河流域转移.从不同的土地利用类型来看,单位面积水源供给能力由高到低为:建设用地耕地水域未利用地林地草地. 2000—2015年,耕地的水源供给量最高,占流域水源供给总量的51.3%,而建设用地水源供给量增长幅度最大,达到144.3%.情景模拟结果表明,气候和土地利用变化对水源供给量增加的贡献率分别为70.7%和29.3%,降水量的激增起到主导作用.     

青海湖流域近10年湿地动态遥感监测

分别利用2000年、2005年和2010年3期丰水期(7-10月)的TM影像数据,同时结合气象台站观测数据和地面调查资料,依据青海湖流域湿地分类体系,采用湿地类型转移矩阵等方法,分析近10a青海湖流域湿地的动态变化情况.结果显示,青海湖流域湿地约占流域总面积的23.99％,10 a来湿地总体比较稳定,总面积变化不大,而湿地类型之间的变化较明显,主要是永久性咸水湖、永久性河流、内陆盐沼、洪泛区平原和沼泽化草甸之间的变化.     

基于InVEST模型的杨溪河流域土地利用变化对水源涵养功能的影响

水资源短缺问题已经严重制约人类的生产生活,研究不同土地利用条件下的产水量和水源涵养功能,可科学指导区域水资源的利用和管理。利用InVEST模型分析了杨溪河流域1995年、2005年和2015年不同土地利用情况下的水源涵养量和水源涵养服务价值。结果表明：杨溪河流域在1995年的水源涵养量大于2005年和2015年,2005年和2015年的水源涵养量较为接近;杨溪河流域1995年、2005年和2015年的产水量均显示出上游和下游有较高的产水量;杨溪河流域在1995年、2005年和2015年的水源涵养服务价值分别为23.56亿元/a、21.44亿元/a和21.55亿元/a。人类活动将影响杨溪河流域水源涵养功能,在水资源开发利用方面,要协调好经济、环境和资源等各方的关系,为杨溪河流域等我国南方地区中小流域的开发利用和保护提供参考依据。     

青海湖水位下降的生态环境效应

本文主要分析了青海湖水位下降所导致的湖区生态环境变化,指出青海湖流域的生态环境保护与综合治理任重道远.     

青海湖流域土地覆盖时空变化与生态保护对策

本文以青海湖流域为研究对象,采用1986、1995年和2006年三期的遥感数据,研究了20世纪80年代中期以来研究区域土地格局的时空变化特征以及人类活动对景观格局演变的影响.分析了沿湖岸景观廊道的变化.研究结果表明:近几十年来,由于气候变化和人为活动的综合影响,青海湖水位明显下降,青海湖流域草场植被退化严重,土地荒漠化有加速发展的趋势.研究结果对于青海湖流域的生态环境保护与可持续发展均具有指导作用.     

贵州土地利用变化对淡水生态系统服务的影响

作为生态系统服务重要类型,淡水生态系统服务供给能力深受土地利用变化的影响,进而强烈影响着区域生态功能水平及社会经济可持续发展。基于贵州省土地利用、地形、土壤、植被、气候等数据,利用InVEST和ArcGIS软件分析了1995-2015年贵州省土地利用变化对淡水生态系统服务的影响。结果表明:在土地利用变化影响下,1995-2005和2005-2015年间产水和水土保持服务呈增加趋势,而水质净化服务呈下降趋势。三种淡水生态系统服务变化的空间格局存在明显的异质性。1995-2005和2005-2015年间产水与水土保持之间均为协同关系,而水质净化与产水、水土保持之间均为权衡关系。耕地、林地和草地变化对1995-2005年贵州省淡水生态系统服务影响较为突出,而建设用地增加对2005-2015年的影响较大。土地利用变化对水质净化服务的影响强度高于对产水和水土保持服务的影响。     

江汉平原四湖流域土地利用变化及其水文响应探讨

结合基于遥感数据获得的土地利用结果与SCS模型,在GIS环境下模拟了四湖流域不同阶段的土地利用/覆被变化对地表径流的影响,同时模拟分析了在相同降雨类型条件下,不同时期不同土地利用状况下的流域产水量.结果表明,土地利用结构与格局的变化使地表径流深度趋于增大;在四湖流域的不同时期,由土地利用/覆被变化引起的地表平均径流深度变化也不相同;同时,相同的降雨类型条件下,1980年到2005年,由于土地利用变化,使流域产水量增大.     

土地利用变化对生态系统服务功能的驱动效应研究——以秦岭地区自然保护区为例

以14个秦岭自然保护区为例，基于2000、2007、2010、2015、2020年的土地利用、气象、土壤等多源数据，分析保护区及其核心区、缓冲区、实验区内土地利用变化对产水量、土壤保持、生境质量等生态功能的影响.结果如下：1)2000-2020年，14个秦岭保护区内林草地面积占比由92.77%增长至94.50%,2020年核心区内林草地面积达到99.14%;2)2000-2020年，保护区内产水量与土壤保持功能呈现出先增加后减少的变化趋势，而生境质量则是先减少后增加的变化过程，生境质量较产水量与土壤保持功能更易受到土地利用变化的影响；3）汉中朱鹮保护区内存在较大面积的耕地与湿地，致使其功能的大小与变化略有不同.其余保护区虽在研究时段内出现过被破坏、侵占的情况，但截至2020年已基本恢复.秦岭自然保护区是我国重要的生态保护地，随着重视程度和保护力度的不断加强，保护区内生态环境有所改善，但常态化做好监测与强化管控仍需坚持不懈.     

基于InVEST模型的黑河中游土地利用变化水文效应时空分析

基于1986, 1995, 2000和2010年土地利用数据和InVEST模型, 研究近25年来黑河中游的土地利用变化规律, 模拟不同土地利用格局下的流域产流量, 并采用多元线性回归模型分析不同用地类型对流域产流的影响。结果表明: 1) 黑河中游主要用地类型为未利用地、草地和耕地, 2000年后土地利用结构变化较大, 大量耕地转化为建设用地; 2) 经过反复检验, 发现当Z=7.3时, 模拟产流量与自然径流量最为接近, 从子流域来看, 产流深度呈现从东南部到西北部逐渐递减的空间分布规律; 3) 林地面积增加抑制流域产流, 而草地、建设用地和未利用地会促进产流, 耕地在不同的利用方式下会产生正负不同的水文效应。研究结果可为实现绿洲水土资源平衡提供借鉴。     

青海湖流域药用植物资源调查

通过查阅文献、查看馆藏标本和实地调查等方法,发现青海湖流域共有药用植物10科11属21种;同时,对青海湖流域药用植物的分布、药用价值、及对部分种的药用性进行了简单介绍,旨在为青海湖流域药用植物的开发利用提供了一定的资源学基础.     

青海湖流域近50年气温、降水变化特征研究

本文对青海湖流域1961-2010年近50年来的气温和降水变化特征进行了研究,结果表明,青海湖流域气温呈明显的增加趋势,线性增温率最大达到0.40℃/10a;存在较为明显的4次增温期,特别是最近一次增温期,持续时间长,最大增幅达0.1℃/a.降水量虽然没有明显的增加趋势,但存在三次明显的增多期,最大降水量出现在1988-1989年间.在季节变化上,气温均出现了不同程度的增加趋势,尤其以冬季和秋季增温趋势最明显;降水的季节增幅不明显,降水主要集中夏季,夏季多年平均降水量为239.30mm,占全年降水量的65%左右.近50年气温、降水变化特征表明青海湖流域目前正处于增温增湿阶段.     

2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化特征及其驱动因子

长江流域生态系统环境脆弱敏感,该区域植被变化受到气候变化以及人类活动等多种因素的影响.基于MODIS GPP数据,运用一元线性回归趋势分析方法对2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化趋势进行了研究,并结合气象数据、土地利用变化数据等探讨了其驱动因素.结果表明：1) 长江流域GPP整体呈现西低东高的空间分布格局.2000年—2015年长江流域GPP在整体上呈波动增加趋势,年际变化介于919.90～ 1 051.48 g C·m－2·a－1之间,多年均值为985.11 g C·m－2·a－1.2) GPP增加区占流域总面积的4.69%,主要集中分布在甘肃省南部、陕西省南部、河南省西南部、湖北省西北部、云南省和贵州省交界地带等;GPP减少区占流域总面积的1.28%,主要集中分布在长江入海口周围的苏南地区及上海市,长江沿线的大城市,如重庆市、武汉市及周围地区,GPP退化较显著;汉江、金沙江石鼓以下、嘉陵江3个二级流域的GPP增加明显,太湖水系和湖口以下干流区域GPP则降低明显.3) 耕地转化为建筑用地是GPP损失的主要土地利用转移方式,草地转化为林地则是GPP增加的主要土地利用转移方式.该研究将对长江流域生态环境建设和可持续发展起到一定指导作用.