近30年石羊河流域人口空间分布变化及其影响因素

以乡镇视角来研究石羊河流域的人口空间分布,有利于合理引导流域内人口的空间分布,使之与资源环境承载力相协调.基于人口密度、人口重心和空间相关分析方法,以1990、2000、2010、2016年石羊河流域5县区93个乡镇的户籍人口数据为基础,从乡镇尺度研究该流域人口空间的分布变化及其影响因素.研究表明:(1)近30 a人口...     

基于Budyko假设的鄱阳湖抚河流域 径流变化归因分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要影响因素,以抚河流域为研究区,采用Mann-Kendal检验和双累积曲线分析研究区1961—2010年气象水文要素的变化特征,基于Budyko假设,评价气候变化和人类活动对抚河流域径流变化的贡献率.结果表明:①1961—2010年抚河流域径流量整体呈下降趋势,年均径流深为763.4 mm,降水量年际波动较大,整体变化趋势不明显,潜在蒸散量呈显著的下降趋势,下降速率达-5.472 mm/a;②抚河流域径流变化可划分基准期(1991—2002年)和人类强干扰期(2003—2010年)为两个阶段,径流变化弹性系数的绝对值由大到小依次是ε_P(降水)ε_(ET_0)(潜在蒸散)ε_w(下垫面指数),从1961—2010年这50年中,流域径流对气候的敏感性减弱,对下垫面的敏感性增强;③从参考期到人类强干扰期,抚河流域土地利用方式的转变以及水库、大坝等水利工程设施的修建所导致的下垫面变化是径流减少的主要原因,而气候要素降水量的贡献次之,潜在蒸散量的贡献最小.     

香日德河流域近53年ET_0变化特征

为了研究香日德河流域潜在蒸散量(ET_0)变化规律及其未来发展趋势,采用流域两个气象站1961—2013年的气象数据,利用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith模型,计算了流域的月、年潜在蒸散量(ET_0),分析了香日德河流域ET_0变化特征。结果表明:流域年ET_0值呈现缓慢增加趋势,线性增长速率为0.43 mm/a;ET_0的年际变化表明其是一个"增加—降低—增加"的变化过程;由Mann-Kendall检验表明ET_0在21世纪初发生了一次突变;由Morlet小波分析发现,流域ET_0在24~30 a较大尺度上的周期最为明显,历经了7个"偏大—偏小"交替循环变化,主震荡周期为28 a,平均周期为18 a左右。根据主周期变化特征,可推测2014年到2020年左右潜在蒸散量将一直处于高值期。     

石羊河流域土地利用与景观格局变化

以1994,2005年TM影像为基础数据,在GIS技术、数学模型及景观生态学理论支持下,分析石羊河流域土地利用变化的时空特征和格局变化.结果表明:近11年来,研究区耕地、林地、城乡工矿居民地用地和未利用土地均有增加,草地和水域呈减少趋势;土地利用程度较高,存在地区差异;各区县各地物类型的相对变化率之间存在明显的差异,但空间格局并不明显;草地和城乡工矿居民地用地的重心漂移量明显,其中草地漂移量达到了19.837 km,各类用地重心分布的变化反映了石羊河流域下游荒漠化程度加剧,生态环境进一步恶化;研究区斑块数量明显减少,斑块密度下降,景观破碎化程度减轻,景观多样性指数和均匀度指数下降,区域内土地利用类型向非均匀化方向发展,在一定程度上反映了人类活动对景观整体的影响;人口增加是现阶段石羊河流域土地利用变化的主要原因.     

淮河中上游流域土地利用变化与流域径流量相关性分析

以淮河蚌埠测站上游流域为研究区,统计其土地利用情况,并分析流域土地利用和其径流量的相关性.利用1980—2010年的水文气象资料,结合研究区7期遥感影像(1980、1990、1995、2000、2005、2010和2015年),分析了淮河中上游流域多年土地利用变化趋势,以及其多年的W_(30d)、W_(60d)洪量变化趋势,使用W_(30d),W_(60d)洪量代表其径流量特征.结果表明,研究区耕地呈减少趋势,建筑居民用地和水域呈增加趋势,其他土地利用类型变化趋势不单调;研究区每年W_(30d)、W_(60d)洪量变化不稳定,但其5 a滑动平均值(1980—2005年)以先减后增为大体趋势,最低点在1995年.经过相关性分析得出结论,W_(30d)、W_(60d)与土地利用变化存在一定相关关系,也即流域径流量一定程度上受土地利用变化情况的影响.因此,对于流域土地利用方式规划的合理与否,一定程度上影响着流域的安全问题.     

汾河流域山水林田湖草生态系统服务价值时空变化特征

汾河是黄河的重要支流,汾河流域的生态保护和高质量发展需要精准把握山水林田湖草动态变化及其生态系统服务价值时空分异规律。基于1980—2020年4期土地利用覆被变化遥感监测数据,采用土地利用动态分析和价值当量因子评估等方法,以县域为单位对汾河流域山水林田湖草生态系统服务价值时空变化规律进行研究。结果表明：1980—2000年汾河流域土地利用变化缓慢,2000—2010年变化速度加快,2010—2020年变化速度又逐渐放缓,1980—2020年林地和未利用土地增加幅度小,耕地和草地逐年减少,分别减少996.55 km²和725.85 km²,水域减少20.18%;转型迁移主要发生在2000—2010年,其他地类向城乡、工矿、居民用地迁移量最大,为1 858.45 km²,耕地和草地是山水林田湖草生态系统中转型迁移最活跃的地类;1980—2020年汾河流域山水林田湖草生态系统服务价值减少18.34亿元,县域地均生态系统服务价值上游>中游>下游,高值区集中在上中游,从动态变化看,流域内88.6%的县域生态系统服务价值...     

湖北省潜在蒸散量的时空变化及其影响因子分析

潜在蒸散量是水平衡的重要分量、水循环的关键驱动机制,一定程度上代表着区域的蒸散发能力,区域潜在蒸散量的变化将对其水生态系统产生复杂的影响.该文利用湖北省17个气象站1982年~2012年的地面气象观测资料,使用Matlab提取逐日的平均气温、最高温、最低温、日照时数、相对湿度、平均风速、降水量等气象指标,根据Penman-Monteith模型计算了湖北省31a间的潜在蒸散量.并利用ArcGIS进行空间插值,分析其空间特征.最后通过主成分分析方法对湖北省潜在蒸散发的影响因子进行分析.研究发现31a间湖北省的潜在蒸散量呈现出波动上升的趋势;从季节变化上看,春季和夏季上升最为明显,冬季上升不明显;从区域差异上看,其中鄂北地区潜在蒸散量明显大于省内其他区域;主成分分析发现年均温是区域蒸散发的主要影响因子,风速、日照时数和降水量对其影响不显著.     

渭河流域关中段近30年植被动态变化分析

选取渭河流域关中段1980、1990、2000、2005、2007年5期MSS/TM/ETM影像数据,计算提取流域不同时期的归一化植被指数(NDVI),并根据像元二分模型估算关中段流域1980—2007年的植被覆盖度分布,将计算得到的植被覆盖度进行分级处理,获得渭河流域关中段植被覆盖度分级图,系统研究了渭河关中段近30 a来的NDVI和植被覆盖的时空变化特征,详细地分析了不同时期、不同区域植被在其生长周期内的长势情况,以及植被生长状况在空间上的差异性,系统研究了渭河流域关中段近30 a的植被动态变化.结果表明:该区域NDVI和植被覆盖度近30 a总体上呈增长趋势,仅1990—2000年期间有所下降.     

石羊河流域土地利用变化对区域碳排放和碳吸收的影响

利用土地利用转移矩阵、RS、GIS技术,根据2006、2010、2015年3期遥感影像数据和统计年鉴数据,分析2006-2015年石羊河流域土地利用变化情况,借助碳存储和碳排放的估算方法对2006-2015年石羊河流域土地利用/土地覆盖变化的碳效应进行剖析,运用模糊线性规划法对研究区土地利用结构进行规划.结果表明:2006-2015年石羊河流域林地、建设用地和未利用地呈增加趋势,未利用地、建设用地增加明显,林地略有增加;草地、耕地和水域呈减少趋势,耕地和草地减少显著,大量转化为未利用地,弃耕和荒化现象明显;建设用地是最重要的碳源,林地、水域、耕地、草地是主要的碳汇,未利用地的碳收支密度较低,但面积较大,对区域净碳储量贡献较大;土地利用碳存储量大于碳排放量,存在碳吸收盈余现象,但是盈余的空间有缩小态势.在增汇减排目标的模糊线性规划情景下,石羊河流域林地、草地、耕地、水域面积增加,建设用地和未利用地减少.石羊河流域的碳存储增加了1.7331×10~9 kg,碳排放减少了4.898 4×10~9 kg,净碳存储量增加了6.631 5×10~9 kg,碳排放明显减少.规划方案增汇减排的效果明显,有效缓解陆地生态系统的碳排放,达到优化土地利用结构的目的.     

石羊河流域上游山区生态承载力时空格局动态评价

基于生态足迹理论,利用地理信息系统的空间分析技术,从图斑和各支流汇水区2种不同空间尺度,分别对1985,2000,2009年石羊河流域上游山区生态承载力进行定量计算,并对其空间格局进行分析.结果表明:时间尺度上,24年间石羊河流域上游山区生态承载力总量呈缓慢增加趋势,人均生态承载力呈明显下降趋势,而各类土地生态承载力呈不同的变化趋势.其中,2000年以后林地、草地和耕地生态承载力变化较为突出,表明中国1999年后实施的退耕还林(草)生态工程对其变化具有积极的推动作用;空间尺度上,石羊河流域上游山区生态承载力供给极不均匀,具有与流域地貌特征、环境禀赋和土地利用/覆被及其变化相关联的地理特性和明显的空间异质性.研究结论可为地方政府因地制宜地制定本区域生态环境保护措施提供科学依据.研究实践表明应用GIS技术计算生态承载力具有较好的应用价值.     

石羊河流域干旱变化趋势及气候影响因素

基于Thornthwaite干燥指数概念,采用Sen斜率、敏感性分析和空间分析等方法研究1981-2014年石羊河流域干旱的空间分布特征和变化趋势,分析干燥指数的气候敏感性.结果表明:石羊河流域干燥指数自上游至下游呈增大趋势;研究时段内,干燥指数减小的区域主要分布在乌鞘岭东北、永昌以西及民勤以北,其余地区干燥指数呈增加趋势.石羊河流域干旱对降水、相对湿度和净辐射的变化较为敏感.1981-2014年流域上游山区降水减少导致干旱加重,而相对湿度的增加抑制了陆表蒸散发,一定程度上缓解了旱情的加剧;流域中下游地区干旱减弱主要由降水增加所致.     

2000-2014年石羊河流域净生态系统生产力变化分析

基于MODIS NPP数据、气象站资料和土壤微生物呼吸模型,采用经验正交函数、Pearson相关系数及空间插值等方法,研究了2000-2014年石羊河流域净生态系统生产力(NEP)的空间分布及变化趋势,分析其与NDVI、降水、气温和太阳辐射变化的关系.结果表明,石羊河流域年均单位NEP为-48.56 gC/(m²·a),中上游表现为碳汇,下游荒漠区表现为碳源,生态系统碳汇总量呈增加趋势;灌丛生态系统碳汇潜力最高,其次是森林和耕地,草地生态系统自2012年已由碳源转为碳汇,荒漠生态系统碳汇能力一直呈波动下降趋势;流域内NEP变化主要受控于降水,与温度呈弱负相关,与太阳辐射相关性不显著,流域不同区域相关性差异明显.     

泗河水质变化与影响因素分析

选取泗河流域1980—2019年的高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮水质监测数据,对近40 a泗河流域水质年际变化及污染情况进行比较;采用综合水质标识指数法、水质综合污染指数法及内梅罗指数法,对泗河水质进行综合评价,分析流域社会、经济发展对泗河水质的综合影响。结果表明:1980—2019年间各监控站点高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮浓度的年平均值总体呈先增大后减小的趋势,综合水质标识指数由1.600增大至15.926、再减小至4.221,水质综合污染指数由0.10增大至27.40、再减小至1.13,内梅罗指数由0.12增大至54.24、再减小至1.58;泗河水体高锰酸盐指数和氮、磷营养盐含量在空间分布上差异较小。     

1980—2015 年清水河流域水系连通变化研究

为揭示城市化发展情景下区域水系连通的变化规律, 以永定河支流清水河流域为对象, 集成遥感影像、统计资料及土地利用等数据, 运用河流连通性综合评价体系, 将基于障碍物累积影响的河流纵向连通性及基于土地破碎度的河流横向连通性相结合, 系统性地研究1980—2015年清水河流域的水系连通性变化。根据专家知识并结合清水河实际情况, 可将清水河河道阻碍物分为水库、水闸、漫水桥和河道堆积物4种类型。1980—2015年阻碍物的数量持续增长, 2000年比1980年增加10.4%, 2015年增加23.9%。1980—2015年,清水河流域纵向连通性整体上呈升高趋势, 纵向连通性差的汇水区比例由1980年的40%逐渐降低 2015年的14%。纵向连通性升高的区域集中在流域东部及中部, 西南部部分汇水区连通性加剧恶化。河流横向连通性整体上变化不明显, 其中流域西部有所下降, 东部有所好转。1980—2015年清水河流域综合连通性整体上呈升高趋势, 综合连通性差的汇水区占比在1980, 2000和 2015年分别为26%, 17%和11%。综合连通性升高的区域集中在流域东部, 而流域西南部部分区域连通性始终较差。研究结果揭示了京津冀城市化进程中流域连通性的变化规律, 可为区域防洪减灾和河流生态修复提供参考。     

祁连山南坡潜在蒸散量变化特征及其影响因子分析

利用PM公式,结合托勒、野牛沟、祁连和门源站的气象要素数据,完成了对祁连山南坡地区潜在蒸散量的估算,并对其年际和年内的变化特征及其影响因素进行了分析.结果显示,1960-2012年祁连山南坡地区潜在蒸散量多年平均值为790.47mm/a~(-1),变化范围为725.03mm/a~(-1)-834.98mm/a~(-1),呈现波动增加的趋势,增加速率为0.46mm/a.托勒、野牛沟和祁连三个站点的潜在蒸散量呈现增加的趋势,门源站则呈现降低的趋势.祁连山南坡年内潜在蒸散量呈现明显的单峰模式,夏季蒸散量最大,占全年总量的42.04%,随之是春季、秋季和冬季,冬季的潜在蒸散量最少为66.09mm.1960-2012年祁连山南坡地区潜在蒸散量的最大影响因子为日最高温和风速,基本呈现极显著正相关性;湿度的影响性也较大,为极显著负相关影响因子.年内春夏秋冬各季节潜在蒸散量最大的影响因子分别是最高温、湿度、湿度和风速.     

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。     

近51年松花江流域气温时空变化特征

基于松花江流域35个气象站1960—2010年的气温资料,采用协克里格插值法研究气温的空间分布,采用线性倾向估计法与M-K秩次相关法分析气温的时间变化趋势。结果表明:(a)近51a松花江流域年平均气温呈显著上升趋势,变化倾向率为0.039℃/a,比全球和全国的气温上升幅度大;年平均气温年际变化阶段性明显,显著升温始于1988年。(b)四季平均气温均呈显著上升趋势,变化倾向率分别为0.037℃/a,0.028℃/a,0.036℃/a和0.048℃/a;冬季对流域年平均气温的上升趋势贡献最大。(c)流域年平均气温和四季平均气温在空间分布上具有一定相似性,总体由南向北递减;松嫩平原一带气温较高,流域北部气温较低,松花江干流两侧地区的气温居中。     

石羊河流域径流变化规律和趋势分析

根据石羊河八大河流径流量数据和径流极值比分析该流域径流变化规律。利用Mann-Kendall检验法分析石洋河流域径流变化的趋势;并通过数学建模预测未来径流演变的趋势。结果表明:南营的丰枯变化程度最剧烈,黄羊河次之,沙沟寺(东大河)的变化最趋向于缓和;由西向东,石羊河流域的各河流年径流的补给形式由冰雪和降水正逐步过渡到纯降水;至20世纪50年代以来,石羊河流域径流量总体上呈现减少的趋势;未来13年石羊河流域的出山径流总流量仍将会减少。     

汉江流域农田生产力的时空变化及成因分析

以汉江流域为研究区,利用MODIS产品下的MOD17A3和MCD12Q1数据以及相关气象数据,采用距平分析法、线性趋势法、相关系数法、主成分分析法等方法,研究了汉江流域农田生产力的时空特征及其影响因素.结果表明,年际变化上,2001—2013年汉江流域农田生产力总体呈现微增趋势,多年平均值为461g·m-2 C.空间上,汉江上游盆地区农田生产力呈显著性增加趋势,低值区和中产旱地主要分布在南阳盆地的驻马店市.成因上,降水量对农田生产力的贡献较大,农田生产力的年际变化主要受年较差的影响,汉江流域农田生产力的空间格局与其主要粮食产区的空间分布基本一致.农田生产力的年际变化不显著,但空间分异明显,这种空间格局主要受降水量的空间差异影响.     

洱海流域水环境污染与水环境变化的关联分析

基于2007年—2017年洱海流域水环境数据,以水污染排放总量、排放结构、排放时空变化表征洱海流域水环境污染的综合特征,采用灰色关联分析探究洱海流域水环境污染部门、污染地区与水环境变化的关联程度.结果表明：1)2007年—2017年,洱海流域污染等标排放量呈现“先增后降”趋势,TN是洱海流域主要污染物.2)2007年—2017年,洱海流域水环境污染主要来自面源污染,其中畜禽养殖污染排放量平均占比达53.17%,是流域主要污染部门.3)2007年—2017年,洱海流域等标污染排放量时空分布不均、空间差异缩小,高排污区集中分布在海北地区,与2007年相比,2017年高、低排污乡镇均有所减少.4)2007年—2017年,洱海流域各污染部门与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度总体呈“阶段性波动”特征.5)2007年—2017年,洱海流域各乡镇污染排放与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度最强的三个乡镇为：上关镇、湾桥镇、海东镇.据此,提出以产业结构调整为主线的水污染“结构减排”对策建议.