中东亚内陆河流域土地利用变化及环境效应对比研究——以疏勒河和扎因代河流域为例

选取中国河西走廊地区的疏勒河流域和伊朗中部的扎因代河流域,应用遥感和地理信息系统技术,对比研究两流域近25 a土地利用变化及生态环境效应.结果表明,过去25 a两流域耕地面积均呈持续增长态势,且疏勒河流域耕地增幅比(0.29%)是扎因代河流域(0.18%)的1.6倍.疏勒河流域增加的耕地面积主要来源于草地,扎因代河流域主要来源于林地.疏勒河流域草地面积呈先减少后增加的态势,主要由未利用地向草地转变所致;扎因代河流域呈先增加后减少的态势,主要来源于林地的退化,且波动幅度大于疏勒河流域.疏勒河流域林地面积呈增加态势,主要因未利用地和草地的人工植树造林所致.扎因代河流域林地呈持续减少态势.疏勒河流域的生态环境质量指数整体呈增加趋势,以生态环境质量不断改善为主导;扎因代河流域生态环境质量指数呈显著减少趋势,以生态环境质量持续恶化为主导.疏勒河流域未利用地转化成林草地是生态环境改善的主要原因,扎因代河林地退化是生态环境恶化的主要原因,疏勒河流域的生态环境保护政策可以对扎因代河流域以及"一带一路"沿线的干旱区提供有益的借鉴.     

2001—2018年非洲尼日尔河流域PM2.5质量浓度的时空变化特征

探究PM_2.5质量浓度的时空演变过程，对于明确PM_2.5治理方向和推进非洲可持续发展目标至关重要.利用全球遥感反演PM_2.5数据集，结合GIS空间分析、空间自相关、Mann-Kendall检验和重标极差分析等方法揭示2001—2018年尼日尔河流域PM_2.5质量浓度的时空变化特征及趋势.结果表明：1)2001—2018年，尼日尔河流域PM_2.5质量浓度在时间变化上呈现波动且微弱增长趋势，年增长速率为0.06μg/m³;2)尼日尔河流域PM_2.5质量浓度在空间上整体呈现东南向西北递减的空间格局，其浓度高值区与低值区表现出强烈的空间集聚性特征，高值区集中在中下游地区的尼日尔东部地区、尼日利亚北部山地及南部三角洲地区，低值区集中在尼日尔河的上游地带、流域北端阿尔及利亚区域和下游支流贝努埃河流域；3)尼日尔河流域PM_2.5质量浓度变化的时空趋势上以不显著增加趋势为普遍特征，且在时间序列上具备长程相关性.研究结果将有助于尼...     

祁连山北部流域水文相似性与出山径流总量的估计

祁连山北部河流的出山径流对河西走廊水资源的形成具有决定性作用.过去对大型出山河流的水文观测和分析基本确定了祁连山北部的降水产流模式,但由于小型河流缺少观测,对出山径流总量的估计仍然存在很大的不确定性.本文根据疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域山区水文观测和气象数据,采用统计模型分析了祁连山北部流域降水-径流关系的相似性.结果表明流域出山流量与汇水面积呈现非线性增加趋势,而蒸散系数随干旱指数增大按照一定的非线性趋势下降.高程效应使得流域出山流量近似取决于平均降水量的单一函数,由此估算出祁连山北部的全部出山流量可达(72.3~84.3)×10~8 m~3·a~(-1),其中石羊河流域、黑河流域的计算结果都大于前人估计值.疏勒河流域的蒸散作用偏强,径流估计值需要进行校正.流域水文相似性有利于减轻水文和气象观测不足造成的影响.     

岷江上游流域植被覆盖度时空变化分析

植被覆盖度是指示生态环境变化的重要指标。以Landsat系列遥感数据为基础,利用ENVI软件技术平台,通过像元分解法得出岷江上游流域1994-2014年20年间植被覆盖度的时空变化情况,确定植被覆盖度分类标准和等级的划分,并从研究区气象变化和人类活动对其影响及其变化规律进行探讨。研究结果表明:1994-2014年岷江上游流域植被覆盖度整体呈现波动向下减少趋势,特别是在2008年汶川大地震的影响下尤为明显,Ⅰ级植被覆盖度变化较为明显,减少面积占研究区的26. 4%,Ⅴ级植被覆盖度变化突出,增加面积占研究区6. 63%。空间格局上,岷江上游流域整体呈现出由西北河流沿岸逐渐降低的趋势,主要分布在维尔隆河和孟屯沟河流两岸以及理县西南部。岷江上游流域植被覆盖度结构趋于恶化,干涸河谷面积不断变大,需加强对干涸河谷的治理和林地保护,减少人为活动的干扰和提高抗自然灾害的能力,促进流域生态环境的可持续发展。     

区域尺度植被降水利用效率的时空变化特征——以洮河流域为例

采用CASA模型估算洮河流域植被净初级生产力和降水利用效率,利用Sen斜率和相关性分析方法量化分析洮河流域2001-2010年植被降水利用效率的时空变化特征及气候关联.结果表明:2001-2010年洮河流域平均降水利用效率为0.73 g/(m~2·mm),青藏高原东北缘高于黄土高原西南缘;不同植被类型的降水利用效率差别较大,阔叶林最高,裸地最低;降水利用效率越高年际波动越明显.统计期间,流域降水利用效率整体表现出增长趋势,发生显著变化的区域主要分布于青藏片区中东部和黄土片区中北部;空间分析表明,洮河流域大部分区域的降水利用效率与降水量呈现较高的负相关性,两区相比,青藏片区更加显著.     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

老哈河流域NDVI动态变化及其与气候因子的关系

利用1982~2006年GIMMS/NDVI数据,赤峰气象站的气温数据和流域内52个雨量站的降水数据,采用一元线性回归分析、简单相关分析以及偏相关分析方法对老哈河流域内林地、灌丛、草地、耕地4种植被类型NDVI年内和年际变化及其与气温、降水的关系进行了研究.结果表明:老哈河流域NDVI年内变化呈单峰型,年最大值出现在8月份,月NDVI和气温、降水之间均具有显著的正相关关系,且存在滞后现象,林地与灌丛、草地相比,其NDVI受降水影响相对较小,气温对植被年内生长的影响大于降水;1982~2006年流域年均NDVI呈上升趋势,其中20世纪90年代流域植被覆盖水平最好;夏季NDVI与同期和前期的气温呈显著的负相关,与前期降水呈显著的正相关,在老哈河流域夏季气温升高会导致植被覆盖减少,而降水增加有利于植被的生长.     

疏勒河中游盐渍土改良中水利措施的可行性分析

疏勒河流域地处极度干旱的西北内陆,降水稀少、蒸发强烈,特殊的气候条件使得流域中下游地区形成了大面积的土壤盐渍化。正在流域内实施的"疏勒河流域农业灌溉暨移民安置综合开发项目",在昌马、双塔、花海三灌区开垦荒地40.82万亩,而其中盐渍土面积占60%以上,因此盐渍土改良问题直接关系到工程目标的实现及流域社会经济的可持续发展。本文在分析盐渍土成因的基础上,重点论述了盐渍土改良中水利工程措施的可行性,并提出了具体的方案。     

基于Noah LSM的河套灌区土壤含水量同化研究

土壤含水量是灌区水资源管理研究中的关键参量,获得时空连续的可靠土壤含水量对灌区水资源管理意义重大。河套灌区是全国三大灌区之一,目前在该区域还没有开展时空连续土壤含水量的同化实验。本文利用地面实测单点土壤含水量数据和遥感反演区域土壤含水量数据,基于Noah LSM模型和集合卡尔曼滤波(En KF)算法的同化方案实现了河套灌区时空连续土壤含水量的单点和区域模拟,并对比分析了同化结果和模型模拟结果。单点同化实验显示,同化结果和模型模拟结果均能反馈出强降雨中的土壤含水量变化,且模型模拟也能较好反应实测值变化,但同化结果比起模型结果更另接近实测值。区域同化实验表明,模型模拟土壤含水量的空间变异性时效果较差,同化结果能明显改善这个问题,整体模拟结果更接近于遥感反演的土壤含水量值。     

近60年玛纳斯河径流变化规律的分析

玛纳斯河是该流域绿洲生存的命脉,流域上游山区形成的径流是供给中下游平原及绿洲区的重要水源。本文根据玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站1955-2010年系列径流资料,利用Mann—Kendall非参数统计检验和小波分析方法对近60年玛河径流年内、年际变化特征进行分析。结果表明：玛纳斯河径流年内分配极不均匀,主要集中在6-8月,在季节分配上,夏季径流量最丰,其次是秋季,冬季径流最小;径流年际变化大,径流变化具有明显的周期性及阶段性,丰枯时期显著,并存在32年、10年左右的主周期;近60年玛纳斯河径流量总体呈增加趋势,而且在1995年发生突变,即从1995年玛纳斯河开始趋于丰水趋势。     

黑河上游土壤含水量的空间分布与环境因子的关系

通过原位观测及大范围多尺度采集位于青藏高原北缘的祁连山地黑河上游土壤含水量数据,得到土壤含水量的空间分布,并运用旋转主成分分析法分析影响黑河上游土壤含水量的主要环境因子.结果表明:在黑河上游,影响土壤含水量的主要因子是地形因子,土壤物理属性与土壤含水量之间的相关关系不显著;地形因子中坡度和坡向与土壤含水量呈显著负相关,土壤含水量在坡向作用下呈现北坡高于南坡的趋势,海拔与土壤含水量呈现显著的正相关关系.     

乌裕尔河流域水文气象要素变化特征分析

以乌裕尔河流域作为研究区,选取流域内4个气象站1958—2011年的气温数据和1985—2006年12个水文站的降水量、蒸发量和径流量数据,运用M-K突变检验、多元线性回归和相关性分析方法研究各水文气象要素之间的相互影响关系.结果表明,近50多年乌裕尔河流域气温上升趋势明显,年际变化率为0.4℃·(10a)~(-1).1985—2006年,降水量呈显著减小的趋势,年内分配极不均匀,夏季降水充沛,冬季干旱.多年平均蒸发量为963.3mm,21年蒸发量未发生突变,各个季节也均未发生突变.径流量年内分布极不均匀,汛期径流量占全年径流量60%以上;多年径流量呈波动性变化,整体径流量呈下降趋势.由此推断,在全球变暖的背景下,随着全球气温升高,乌裕尔河流域降水量和径流量将减小,蒸发量将增大.     

疏勒河水资源变化趋势分析

水是生命之源,水资源是发展国民经济不可缺少的自然资源,分析研究河流水文特性,是水资源开发利用的前提工作。以我省河西内陆河流域疏勒河水文监测站,1961~2015年共55年实测降水、径流量系列资料,分析研究疏勒河区域水资源变化趋势。疏勒河水资源要素降水、流量呈增加趋势,中下游径流量也呈增加趋势,对疏勒河流域地下水资源补给、水资源开发利用等均较有利。     

新疆叶尔羌河流域气候变化与径流量特征初步分析

利用叶尔羌河流域7个气象站1961-2006年和卡群、阿拉尔水文站的观测资料,对叶尔羌河流域上、中、下游各段的气候变化和径流年际变化特征进行分析.用塔什库尔干气象站历年夏季平均温度、7-8月降水量与卡群水文站的径流量建立了多元线性回归方程,来表征源流区气候变化对河流出山径流的影响.结果表明:(1)近45a来叶尔羌河流域气温和降水呈进一步暖湿化趋势。(2)流域的出山径流量呈增加趋势,而下游阿拉尔水文站的年径流量呈减少趋势。其主要原因是人类生产活动的影响。     

修河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系研究

以修河流域12个县(市、区)作为研究区域,该文分析了2000、2010、2019年修河流域各地经济社会发展情况与生态环境保护状况,以县域为研究单元建立评价指标体系.在生态保护方面综合考虑农业生态、城镇生态、自然生态3个子系统选取了13个指标因子,在高质量发展方面从五大发展理念出发选取了22个指标因子,对修河流域生态保护和经济高质量发展进行耦合协调度测算.研究结果表明:1)2000—2019年修河流域生态保护指数内部差距正在逐渐缩小,整体呈现下降趋势,形成 “上游地区>中游地区>下游地区”的格局; 2)2000—2019年修河流域高质量发展指数呈现先下降后上升的趋势,其内部差距正在逐渐缩小; 上游和中游的高质量发展指数均呈现上升趋势,下游的高质量发展指数呈现下降趋势; 3)2000—2019年修河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系整体处于磨合阶段,状态较好,呈现增长态势; 4)修河流域耦合协调度的发展趋势与高质量发展指数变化趋势保持一致.从空间格局上看,受自然、区位、人类活动等因素的影响,修河流域生态本底较好,中游和上游地区生态保护明显优于下游地区生态保护,下游地区的高质量发展水平优于中游和上游地区的高质量发展水平.     

2003—2017年山东省土壤蒸发量时空变化特征

基于2003—2017年土壤蒸发数据，使用反距离插值、Mann-Kendall检验、线性趋势和相关分析等方法对山东省土壤蒸发量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：2003—2017年，山东省年均土壤蒸发量整体上呈显著(P<0.05)减少趋势，速率为-3.28 mm/a,其中春季土壤蒸发量减少速率最大，为-2.22 mm/a(P<0.05),秋季(-0.65 mm/a)和冬季(-0.57 mm/a)的减少速率相近，而夏季土壤蒸发量呈增加趋势，速率为0.18 mm/a).空间上，以山东北部沿海和西南部分地区的土壤蒸发量减少趋势最为显著，而山东省中部增加趋势明显.春冬季土壤蒸发受降水量和地表水资源量的影响较大，夏季主要受相对湿度的影响，而秋季主要与地表水资源量变化有关.研究结果对明确土壤水循环变化特征以及指导农业生产和管理具有重要的意义.     

郑州市城市化对贾鲁河流域水文过程的影响

基于1995~2015年长时间序列降雨数据,借助遥感和地理信息系统技术,通过SCS模型对贾鲁河流域(中牟站)降雨径流关系进行模拟;并结合郑州市区人口变化和污水排放变化,研究郑州市城市化对贾鲁河流域天然径流量、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明:近20年来,郑州市土地利用结构主要表现为城镇用地增加和耕地减少,流域人口增加导致污水排放量增加。天然径流量呈现明显的上升趋势;并且在2009年发生突变,与郑州市快速城市化阶段相符;土地利用变化导致下垫面径流系数向高值发展。年径流总量整体呈现增大趋势;并且流域土地利用变化和污水排放是导致径流总量增大的主要原因。     

1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。     

新疆玛纳斯河流域景观生态风险评价

景观生态风险评价是基于景观形态与生态过程耦合机理,研究土地利用变化对生态系统结构、功能的风险响应,可为区域生态安全评价提供了系统模式。本文以玛纳斯河流域绿洲为研究区,以2000、2005和2015年3期TM遥感影像为数据源,通过计算景观格局指数构建生态风险评价模型,利用GIS和GS+软件对生态风险指数进行采样和空间插值,得到景观生态风险时空分布图,进一步分析景观生态风险效果及其表征。结果表明:2000-2015年玛纳斯河流域景观格局变化明显,耕地和建设用地破碎化程度降低,分离度减少,优势度不断增加;2000年流域以较低、中等生态风险区为主,高风险区分布于流域西北部的河流尾闾区,2005年较低和中等风险区范围扩大,生态环境整体呈现好转趋势,相较于2005年,2015年高风险区范围显著扩大,主要分布于河流中下游的下野地垦区,较高风险区有向东部延伸的趋势;2000-2015年,研究区生态风险等级呈降低趋势,高等级向低等级生态风险转移的面积远高于由低等级向高等级生态风险转移的面积。因此,应通过优化土地利用结构和方式,改善与治理退化的生态环境。     

玛纳斯河流域降水与径流变化及其人类活动的影响

玛纳斯河流域发源于北天山中段,消失于准噶尔盆地西缘,是天山北麓流量最大的内流河.河流贯穿于山地-绿洲-荒漠系统,地表过程复杂.其绿洲受人类活动影响较大.高山区的冰雪融水和玛纳斯河上游的降水是该流域的主要径流水源.文章根据玛纳斯河流域基本气象台站建站以来的月平均气温、降水和年平均气温、降水和流量的资料,使用概率统计时间序列方法分析了流域气温、降水和径流的年内、年际变化特点并对突变年代做了检测,就径流对气候变化的响应做进一步的探讨.结果表明：玛纳斯河流域升温趋势显著,50年温度序列Mann-Kendall方法突变检验,通过了α=0.05的置信检验,表明气温在1995年发生了由低到高的突变,气候变暖主要在冬季.降水1983年发生了由少到多的突变,降水增加主要在春季和夏季.进一步分析表明玛纳斯河流域径流变化与降水变化有密切的正相关性,与气温变化的关系较为复杂.