基于SPOT-VGT数据的流域植被覆盖动态变化及空间格局特征——以淮河流域为例

为探明近10多年来淮河流域的植被覆盖状况动态变化及其空间格局,本研究基于SPOT-VGT的NDVI数据和淮河流域土地利用/覆被数据,利用ArcGIS空间分析工具,设计植被动态空间计算模型,分析了1999-2007年淮河流域植被变化的时空格局,包括年内各月变化规律、年际变化趋势、不同景观类型的植被指数特征及其变化趋势等.结果表明:①SPOT-VGT数据结合GIS空间分析和建模工具,可以较好的计算和分析流域尺度的植被状况时空格局;②淮河流域绝大部分地区(71.33％)在1999-2007年NDVI有显著增加趋势,表明流域整体植被覆盖明显改善;③淮河流域NDVI年内变化曲线呈双峰型,4月份和8月份分别出现波峰,8月波峰高于4月;④淮河流域植被覆盖状况空间差异显著,NDVI多年平均值的空间格局为:平原地区较高,淮河干流北岸高于南岸;山丘区差异较大,大别山区植被指数最高,沂蒙山区植被指数最低,水土流失风险较高;大中城市及其周边地区,植被指数低;⑤不同景观类型的NDVI多年变化趋势存在一定的差异:耕地、林地、草地、盐碱地的平均值增长趋势显著且较为平稳.滩地在波动中有小幅度增长;沼泽地波动幅度最大.本研究可为淮河流域森林保育、水土流失防治等措施的制定提供科学依据.     

雅鲁藏布江大型底栖无脊椎动物多样性分异的流域驱动因子分析——以尼洋河与拉萨河为例

雅鲁藏布江拥有独特且尚未开发的生物资源,以其两大代表性支流——尼洋河与拉萨河中的大型底栖无脊椎动物为研究对象,基于Meta分析,系统整理相关文献中的物种名录,分析其群落结构特征,并采用分类学多样性指数,解析两条河流大型底栖无脊椎动物生物多样性分异及其流域驱动因子。结果表明,尼洋河和拉萨河大型底栖无脊椎动物的分类单元数、平均分类差异指数、分类差异变异指数分别为94和51、74.02和74.10、521.50和329.60;尼洋河大型底栖无脊椎动物的平均分类差异指数略低于拉萨河,而分类差异变异指数明显高于拉萨河,表明尼洋河大型底栖无脊椎动物的亲缘关系更近,分类树更不均匀;尼洋河与拉萨河大型底栖无脊椎动物的平均分类差异指数和分类差异变异指数从上游、中游到下游都呈上升趋势,表明物种间的亲缘关系逐渐变远,分类树变得不均匀,两流域从上游到下游受到的各种干扰逐渐增加;尼洋河与拉萨河大型底栖无脊椎动物生物多样性分异的主要原因在于栖息地多样性的差异,而年降水量和坡降是影响栖息地多样性分异的主要流域驱动因子。     

基于遥感和GIS的流域自然生态环境质量监测与评价——以无定河流域为例

遥感与GIS技术的发展,为大区域自然生态环境质量的监测与评价提供了低成本、高效率的先进技术手段。基于2000、2004、2008、2012年和2016年共5期MODIS数据,结合地形数据,提取植被覆盖度、土壤指数、坡度等关键生态因子,并基于归一化的生态因子,建立生态环境评价模型,对无定河流域的自然生态环境质量的时空动态变化进行分析和评价。研究结果表明：无定河流域近16 a来自然生态环境质量总体上呈改善趋势,其西北区域受荒漠化影响较为严重,生态质量相对较差。研究结果为正确地认识和评价流域内的生态环境质量,把握不同时期生态环境质量的差异,为生态环境质量的治理、改善提供重要参考。     

“流域综合开发与可持续发展”教学设计--以长江流域为例

江苏省地理高考考试说明对这一部分内容的要求是：以某流域为例,分析该流域开发的地理条件,了解该流域开发建设的基本内容,以及综合治理的对策措施。这一考点对学生分析问题、解决问题的能力要求较高,充分体现了地理学科的特点：谋求人地谐调。     

基于水文随机方法的大尺度径流空间插值图化研究——淮河流域蚌埠以上区间为例

跨越不同时空尺度水文径流时空分异性及其图化问题的研究是当前国际地理水文科学研究的热点前沿。本文针对中国湿润流域年平均径流特点,探讨了基于地理相关关系的水文随机方法(Hydro-Stochastic) 在大尺度流域上应用的可行性。在淮河流域蚌埠以上区间开展径流空间插值实验,通过对流域出口流量在空间随机场内的分解生成研究区内10 km×10 km分辨率产流分布图,以及以1 km长度为基本单元的河道内径流量图。该方法在描述径流空间分异性的过程中,综合了水文学、地貌学、地理学的特点,以地统计空间插值方法为基础,结合了水量平衡约束以及数据不确定性分析理论,最终输出不同形式的径流空间分异结果。分析表明,径流插值结果能够很好的反映流域内产流的空间分布特征,并满足河道上下游的水量平衡关系。该方法避免了水文模型的复杂性,描述径流时不依赖气象资料,可以方便的在广大地区推广使用。     

流域尺度湿地可恢复性评价——以永定河上游流域为例

湿地具有独特的生态服务功能和很高的生态效益,因此恢复或重建退化湿地非常重要。针对目前湿地恢复的相关研究主要集中在恢复举措等宏观方面,缺乏在整体上考虑湿地之间的连通性及其空间结构的影响因素等问题,在流域为尺度上,对湿地的可恢复性进行评价,综合考虑湿地结构、湿地景观特征等自然因素以及人类建设活动干扰下流域下垫面等因素对整个流域内湿地恢复的影响,以永定河上游流域为例,建立一个基于GIS的多指标综合评价模型,对湿地的可恢复性进行评价。具体研究步骤包括指标信息提取、指标赋值及归一化和多指标综合。首先,选择河流等级、坡面流长、河流水质、饱和指数、水成土、土地利用/覆盖类型作为评价指标;然后,针对指标参量对湿地恢复的贡献度进行赋值,并做归一化处理以消除不同指标量纲对结果的影响;最后,利用层次分析法分析指标权重,计算加权值,根据加权值的正态分布对流域内湿地的可恢复性进行等级划分,并使用优序图法对评价结果进行佐证。研究结果表明,永定河上游流域研究区内可恢复湿地面积约979km2,占流域总面积的2.18%;其中,阳原县的可恢复湿地面积最大,约为131.6km2,其次为怀来县,为129.1km2;可恢复的湿地类型以水库/坝区型湿地和河流为主,分别占可恢复区域总面积的11.75%和11.33%。研究成果为湿地的管理和恢复工程选址的合理性提供了科学的理论参考,避免了依据单一生态环境要素或局部区域特征进行恢复对象选择的片面性。     

低成本流域空间数据库建库研究——以滇池流域为例

空间数据库在流域空间信息系统中占有十分重要的地位,是进行信息化流域管理的数据基础。以滇池流域为例,利用地理信息系统技术和计算机技术,采用一些公开免费的数据资源和软件平台,经过资料搜集、数据库建模、数据处理和数据录入,在很短时间内,迅速完成了滇池流域空间数据库的建立。该空间数据库具有成本低、实现快、更新简单等优点,能实现滇池流域地理空间数据的快速查询和结果展示、渲染,可满足市级环境管理工作的日常需求。     

流域景观功能网络构建及应用——以台湾乌溪流域为例

选择生态及城市功能并重的台湾乌溪流域,在乡镇行政单元的基础上,利用耗费距离模型将景观功能网络落实于实际的空间单元。透过网络节点间的通达性分析可知,乌溪流域的景观功能网络中以城市功能网络结构较佳,城市子节点多环绕于城市功能中心,功能的输出与传递有较高的效益;而生态功能网络节点间通达性差异并不显著,唯作为一级及二级功能节点的红香、高美湿地等位置孤立、通达性较差,需就其功能向外传输路径进行优化,并提升二载山及北坑子等重要联系节点的生态功能强度。     

问题导向的建构策略——以田纳西河流域综合开发为例

正当前广泛而深入开展的课堂教学改革的核心思想之一就是充分发挥学生的主体作用,突出学生主体地位,重视学生的意志、情感和价值观,主张师生、生生之间进行丰富多样的交流讨论,或者合作解决问题,提倡合作学习、交互学习。科学设计问题,让学生积极参与其中是极其重要的一环。笔者想就田纳西河流域开     

流域演化与泥石流的系统性——以云南东川蒋家沟为例

以典型的云南东川蒋家沟为例,根据Strahler面积-高程曲线的积分将其分区,揭示了流域的演化差异.证明了泥石流发生在特定的演化区域,并具有特定的物质组成.通过概率模型,定性说明了泥石流在流域的形成和扩张,其结果就表现为间歇性的阵流.阵流的时空特征反过来证明了泥石流的系统性.统计还表明,阵流的流量分布和衰减取决于最大流量;最大流量序列很好继承了作为流域系统行为的动力学特征.最后,可以根据单沟泥石流的过程系统考察区域泥石流活动.泥石流在大尺度水系的分布,从概率过程看,完全等同于泥石流源地小分支在单个流域的分布,而且满足相似的分布特征.     

淮河流域水环境污染防治能力空间差异

采用淮河流域35个地市2010年社会经济、网络调查和水环境污染相关数据,在突出主导因素和可操作原则的基础上,系统的构建了流域水污染防治综合评价体系,运用熵权法对流域各市水污染防治能力进行评价,并采用GIS空间分析方法对流域水环境污染防治能力的总体、局部的空间差异变化、特征和规律进行探索。结果表明: ① 淮河流域各地市水污染防治能力普遍较低,且呈现显著空间差异性,流域水污染防治能力整体呈现干流高于支流,下游高于中游,中游高于上游的梯级趋势;② 流域经济发达地区防治能力明显高于欠发达地区,省会城市防治能力远高于普通地级市;③ 流域水污染综合防治能力空间分布与流域实测水质空间分布高度契合,即防治能力较高地区水质普遍较高,防治能力较低地区水质则较差。     

安徽淮河流域洪涝灾害防灾减灾能力评估

采用层次分析法并融合专家意见,遵循客观性、数据获取便利性、指标量化可行性并突出主导因素等原则,构建综合防洪除涝能力、监测预警能力、抢险救灾与恢复重建能力以及灾害管理能力的洪涝灾害防灾减灾能力综合评估指标体系,对安徽淮河流域各县市洪涝灾害防灾减灾能力进行评估.评估表明:蚌埠市防灾减灾能力最高,其次为难南市、淮北市,再次为...     

黄河流域城市创新能力时空格局及影响因素

以黄河流域91个地域单元的专利授权数据测度黄河流域城市创新能力,揭示2004—2019年黄河流域城市创新格局时空演变特征,并分析影响城市创新能力演变的相关因素。结果表明：黄河流域创新格局地带性差异显著,呈下游—中游—上游梯式递减态势。黄河流域城市创新能力空间相关性显著,高-高和低-低集聚现象明显,高-高集聚区集中分布在下游山东半岛,低-低集聚区主要分布在中上游省区,并且低值集聚区范围远大于高值集聚区。政府财政投入、人才要素、经济基础、信息化水平、金融环境、经济外向度6个指标共同影响着黄河流域城市创新格局的形成与演变。其中,信息化水平和政府财政投入影响较大,经济基础和人才要素次之,金融环境和经济外向度影响相对较小,所有因素影响均为正。     

Calculation of instream ecological water requirements under runoff variation conditions: Taking Xitiaoxi River in Taihu Lake Basin as an example

Climate change and human activity can cause remarkable hydrological variation.Traits of hydrological series such as runoff before and after the change points could be sig-nificantly different,so the calculation of instream ecological water requirements (EWRs) is confronted with more challenges.Taking the Xitiaoxi River (XTXR) in the upper reach of the Taihu Lake Basin as an example,this paper investigates the calculation of EWRs using the range of variability approach (RVA) under changing environment.The change point diagnosis of the natural and observed runoff series are conducted for XTXR.Then,differences in the hydrological alternation indicators and instream EWRs processes obtained from various daily runoff series are compared.It was found that the natural and observed annual runoff series in XTXR from 1957 to 2018 both show significant variations,and the change points are in 2007 and 1999 respectively.If runoff data before the change points or all runoff data are used,the instream EWRs obtained from natural runoff are significantly lower than those obtained from the observed runoff.At the monthly time step,EWRs differences within a year mainly oc-curred from May to August.Also,calculation results of the instream EWRs are strongly re-lated to the selected period of runoff series.The EWRs obtained using runoff series after the change points have rather acute fluctuation within a year.Therefore,when the RVA method is used under changing environment,the instream EWRs should be prudently determined by comparing different calculation results on the basis of river runoff restoration and variability analysis.To a certain extent,this paper enriches our understanding about the hydrological method for EWRs estimation,and proposes new ideas for future research on EWRs.     

基于GAMLSS模型的水文干旱指数研究——以玛纳斯河流域为例

传统的水文干旱指数是在一致性条件下确定的,而在非一致情况下水文干旱指数的识别精度受到质疑。特别是当全球气候发生剧烈变化的时候,应用合适的干旱指数可以增加干旱预警的精确度。一般在非一致情况下,通常会认为干旱指数的概率分布参数服从时间或者其他协变量的线性或者非线性变化。因此以玛纳斯河流域肯斯瓦特站为例,构建以时间为协变量的GAMLSS模型,建立非一致情况的标准化径流指数SRI_ns,并对比分析,讨论其适用性。结果表明：① 肯斯瓦特站1957—2014年期间,径流量的变化趋势比降水和气温的变化趋势更为明显,径流发生明显变化主要集中在秋季和冬季,降水全年各月的变化趋势不明显,气温则在春季和夏季变化较剧烈。② 通过对比研究区1957—2014年内有历史资料记载的历史干旱事件,SRI_ns对于研究区干旱事件的识别更准确,SRI_ns识别的严重干旱和极度干旱事件的发生频率要比SRI_s高。③ 通过游程理论识别出干旱特征变量,将干旱特征变量采用均匀分布随机化处理可以提高干旱历时序列的拟合精度。干旱特征变量序列的最优分布均为对数正态分布。④ SRI_ns和SRI_s的干旱特征变量的二维联合分布的最优Copula函数均为joe函数。通过对比干旱特征变量二维联合概率和重现期,SRI_ns可以缩小风险区间,增加干旱风险预警的精度,因此更适用于该研究区的干旱预测与风险评估。     

1959-2008年淮河流域极端径流的强度和频率特征

基于淮河中上游主干流两侧13个水文站点1959-2008年逐日径流量的年最大值序列和超门限峰值序列,采用Mann-Kendall趋势检验、21种分布函数和Pearson III分布,分析淮河流域极端径流的强度和频率特征。结果表明：① 极端径流强度6个站点呈增加趋势,7个呈减少趋势;极端径流发生频率8个站点呈增加趋势,5个呈减少趋势。② 极端径流在径流值上的频率分布,年最大值序列总体较服从Weibull分布,而非普遍采用的广义极值分布;超门限峰值序列总体仍较服从广义帕累托分布。③ 基于超门限峰值序列和广义帕累托分布估算的50年一遇的极端径流值精度最高,大部分地区误差率低于0.2,精度优于工程标准Pearson III分布。气候变化背景下,极端径流频率特征发生变化,流域上游地区工程标准可能需要调整。受函数形态影响,极值序列最优拟合函数估算精度不如广义极值分布和广义帕累托分布。     

Spatio-temporal accuracy evaluation of MSWEP daily precipitation over the Huaihe River Basin,China: A comparison study with representative satellite- and reanalysis-based products

Multi-source weighted-ensemble precipitation (MSWEP) is one of the most popular merged global precipitation products with long-term spanning and high spatial resolution. While various studies have acknowledged its ability to accurately estimate precipitation in terms of temporal dynamics, its performance regarding spatial pattern and extreme rainfall is overlooked. To fill this knowledge gap, the daily precipitation of two versions of MSWEP (MSWEP V2.1 & V2.2) are compared with that of three representative satellite- and reanalysis-based products, namely the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM 3B42 V7), the climate prediction center morphing technique satellite-gauge merged product (CMORPH BLD), and the fifth-generation reanalysis product of the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ERA5). The comparison is made according to the dense daily rainfall observations from 539 rain gauges over the Huaihe River Basin in China during 2006-2015. The results show that MSWEP V2.1, MSWEP V2.2 and CMORPH BLD have better performance on temporal accuracy of precipitation estimation, followed by ERA5 and TRMM 3B42 V7. MSWEPs yield the most even spatial distribution across the basin since it takes full advantage of the multi datasets. As the weighted-ensemble method is independently carried out on each grid in MSWEPs, the spatial distribution of local precipitation is changed by different source data, which results in that MSWEPs perform worse than CMORPH BLD in terms of the representation of precipitation spatial pattern. In addition, the capability of MSWEPs to describe the spatial structure in the rainy season is lower than that in the dry season. Strong precipitation (≥100 mm/d) events are better represented in TRMM 3B42 V7 products than in MSWEPs. Finally, based on the comparison results, we suggest to improve the merging algorithm of MSWEP by considering the precipitation spatial self-correlation and adjusting the merging weights based on the performance of the source datasets under different precipitation intensities.     

黄河流域水资源利用与经济增长脱钩及影响因素分解

水资源是黄河流域生态保护和高质量发展的最大刚性约束,识别流域水资源利用变化驱动因素具有重要意义。首先从结构视角测度黄河流域水足迹变化,进而基于Tapio脱钩模型与Kaya-LMDI分解模型,解析水足迹与经济增长脱钩状态,并从技术效应、结构效应、规模效应、禀赋效应、城市化效应和人口效应识别水资源利用变化驱动因素。研究发现：(1)黄河流域水足迹总体呈现上升趋势,农业水足迹占比高达85%,用水结构与产业结构倒挂问题突出。(2)黄河流域上下游水资源量与水足迹空间分布不匹配,中下游面临更严重水资源约束。(3)水足迹与经济增长关系主要表现为弱脱钩,但2015—2019年各省区开始向强脱钩转变。(4)规模效应、城市化效应和人口效应对水足迹变化起拉动作用,技术效应、结构效应和禀赋效应对水足迹变化起抑制作用,但仍有提升潜力,各省区影响因素存在一定差异。为此,需要强化水资源利用技术研发与推广,推动农业集约式发展,提升农业用水效率,进一步优化产业结构和新型城镇化建设,缓解水资源约束困境,推动黄河流域经济高质量发展。     

新疆塔河流域城镇化空间格局演变及驱动因素

运用熵值法从城镇人口、经济、社会和空间方面对新疆塔里木河流域2000年和2008年两个时期的城镇化综合发展水平进行测度,并借助GIS技术,运用空间聚类法和空间自相关法对城镇化水平的空间演变及分异进行分析,结果表明:城镇化综合水平在空间分布上存在较大差异,但基本格局保持稳定,区域城镇化综合水平较高的主要集中在巴州和阿克苏...