河西走廊城乡居民点空间分异特征及绿洲孕育度分析

绿洲和绿洲所孕育的城镇与乡村聚落是西北干旱区人类生产、生活和生态的核心，探究绿洲与居民点的关系对干旱区新型城镇化建设与乡村振兴意义重大。研究通过Google Earth目视解译，识别提取河西走廊全域绿洲和城乡居民点空间特征信息，运用GIS空间分析、景观格局指数，系统地对河西走廊2016年城乡居民点的规模、形态结构与类型特征进行分析，并首次提出了干旱区居民点的绿洲孕育指数，进一步分析了城乡居民点的绿洲孕育程度。结果表明：（1） 河西走廊居民点规模与密度分异特征显著，居民点用地规模普遍偏小，平均规模仅为0.05 km²。居民点分布呈现高密度小规模和低密度大规模集聚分布的特征，居民点密度和集聚度均以城市为中心呈距离衰减规律。“热点”探测发现，山丹县以东是河西走廊地区居民点分布的热点区。（2） 居民点形态结构分析表明乡村聚落的连接性和稳定性自东向西逐渐减弱，居民点面积差异性从城市“中心—边缘”在逐渐的缩小，其中瓜州县、玉门市和金塔县等区域居民点的平均形状指数和平均分维数耦合度高，自然分布态势强，斑块形状复杂。（3） 绿洲孕育指数较高的嘉峪关“人—地”关系矛盾突出，城乡发展极大受绿洲规模限制；而凉州区、民勤县等绿洲腹地空间宽广有利于城乡居民点发展。     

干旱区绿洲农村居民点景观格局演变及机制分析

基于1987年、2002年、2013年三期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像提取研究区农村居民点时空分布信息,利用GIS空间分析、景观指数分析及多元线性回归分析干旱区绿洲农村居民点景观演化特征及驱动机制。研究表明：① 农村居民点集中分布在绿洲内部平原区,其中城市周边及沿河道、道路是居民点空间聚集较明显的区域。② 1987-2013年农村居民点面积增长较形状变化更为显著。新建居民点和旧居民点边界扩张是导致研究区农村居民点面积显著增长主要原因,且在不同时空区域表现出不同的增长方式;居民点形状以矩形和近圆形居多,条带型较少。③ 通过对居民点景观演变机制进行分析,发现城市辐射距离、水源地远近及距离道路远近是影响农村居民点景观变化的首要因素,其次是人口规模,最后才是区域经济的发展。     

灌区渠系特征与灌溉水利用系数的Horton分维

灌区渠系和自然河流水系存在着诸多相似之处,因此,对于灌区渠系体系是否存在及在何种程度下满足Horton 河系定律值得研究。以2010 年广东省53 宗样点灌区为研究对象,分类进行了适用性分析,发现只有四级渠系类灌区满足Horton 河系定律。在此基础上计算了各级渠系类灌区的渠系特征参数和分维值,并利用2007-2011 年实测数据,对其与灌溉水有效利用系数之间的作用关系进行了定性和定量分析,结果表明：渠系工程状况参数（0.1084） >下垫面参数（-0.3554） >渠系结构参数（-0.5189） >面积尺度参数（-0.5392） >渠系分维特征参数（-0.5536）。本研究对于定量表征灌区形态和渠系特征对灌溉水有效利用系数的影响提供了新的途径,研究结果对于指导灌区渠系规划建设,提高用水效率具有积极现实意义。     

农村居民点耕作距离空间分布特征估测分析

基于探索性空间数据分析(ESDA)思想,提出一种耕作距离空间估测方法,定量分析农村居民点耕作距离的分布格局与分异特征。以广东省阳山县为案例,研究表明：① 耕作距离与耕地质量及地形等别存在一定的相关性,耕作半径愈小,地形愈低平的地区,居民点与较优的耕地愈集中;② 耕作距离在空间上呈现不均衡状态,随着距离尺度的增加,耕作距离的变化由低值聚类转为高值聚类状态,表明研究区耕地格局随耕作距离尺度上升变得更加分散;③ 估测方法考虑了农村居民点与耕地之间的关系,可以有效分析耕地与居民点之间的空间分布随耕作距离变化的规律,对农村居民点调整、高标准农田建设等工作的合理开展具有参照和一定指导意义。     

低山丘陵区城乡结合部农村居民点布局优化——以重庆市渝北区古路镇为例

城乡结合部是城乡争夺土地资源的核心区域,深入开展郊区农村居民点布局优化研究对于统筹城乡发展具有现实意义。本研究以重庆市渝北区古路镇为例,运用转移矩阵法剖析低山丘陵地区城乡结合部土地利用变化特征,从地形条件、生态环境、居民点规模、区位条件4个方面建立评价指标体系对古路镇农村居民点布局适宜性进行评价,结合规划政策导向归纳出5种农村居民点布局优化类型,并根据居民点空间扩展限制分区,制定差异化布局优化策略。主要结论为:(1)2009—2013年5年间古路镇城镇建设用地处于高速扩展之中,导致耕地面积缩减明显,表现出人类活动在城乡发展过程的不均衡性。(2)古路镇农村居民点布局适宜性与居民点平均规模呈现正相关关系;在空间分布上,适宜性等级沿主要交通线两侧逐渐降低。(3)基于规划政策导向、农村居民点空间扩展限制分区,制定差异化的优化策略,城镇转化型居民点逐步转变为城镇建设用地;村庄重点扩展类型居民点建设成为中心社区,承担对周围村落的服务职责;村庄挖潜型居民点集约利用土地,积极发展休闲农业产业;村庄合并型居民点整合零散用地,共享公共服务资源;迁移型居民点迁出新建,优化农村"三生"空间,以实现低山丘陵地区城乡结合部农村居民点的城镇化和集约化。     

就近入学空间模型分析——以河南省巩义市初级中学为例

从地理空间的角度理解我国义务教育就近入学政策与择校现象,引入空间模型模拟学校与居民点之间的供需关系,并尝试解释与择校现象密切相关的"热校"和"冷校"问题。使用最近距离模型、引力模型和Huff模型,以河南省巩义市50所初级中学和1 276个居民点为例,在ArcGIS软件中进行模型分析。在模型有效性检验的基础上,引入学校热度指标鉴别"热校"和"冷校",并统计各类学校的规模、生均资源分配和平均入学距离等指标。研究表明:Huff模型能较好地模拟义务教育供需现状;"热校"、"冷校"与其他学校的规模、生均资源和入学距离存在显著差异。该研究对于就近入学政策实施和学校布局调整具有参考价值。     

山区农村居民点可持续发展状态评价实证研究——以福建省宁化县淮土乡为例

农村居民点可持续发展状态评价对城乡协调发展与新农村建设有重要理论与实践指导意义。以宁化县淮土乡为研究区域,从反映农村居民点可持续发展的PSR(压力-状态-响应)模型构建了22个评价指标体系,采用主成分分析法把淮土乡农村居民点可持续发展状态划分为理想状态、较好状态、临界状态、较差状态。结果表明:(1)农村居民点持续发展的压力、状态与响应系统之间具有显然的共生发展关系;(2)居民点的可持续发展状态与当地居民对居民点发展的响应态度呈正相关;(3)居民点持续发展状态在空间分布上具有"毗邻连片"特点,且与规划的居民点整治与再安置区空间分布有一定的吻合性。     

陇川县农村居民点分布研究

以陇川县农村居民点为研究对象,综合运用GIS分析技术揭示农村居民点空间分布特征与规模空间差异。选取自然环境与社会经济两个方面影响因素,结合景观格局指数分析,研究各因素对农村居民点数量、规模及形状等方面的影响。结果表明:陇川县农村居民点整体分布为聚集模式,空间数量分布呈现由护国乡至城子镇的"带状"和户撒阿昌族乡、勐约镇的"点状"聚集,且农村居民点规模热点与核密度呈现明显负相关的空间特征。影响因素方面,耕地、道路对农村居民点空间分布影响较大,高程、坡度、城镇用地与工矿用地对农村居民点规模差异影响较大,形状特征受坡度影响最大,而交通对其无明显影响。     

疏勒河径流量与绿洲面积、农业产值及生态效益的关系

基于1954-2010 年疏勒河干流出山径流量、2000-2010年流域内灌区水资源供应量、灌区农作物种植类型、农作物及林草地面积等资料,通过建立系统动力学模型,探讨了气候变化背景下疏勒河径流量对绿洲的影响。结果表明:绿洲受径流量变化影响显著,若出山径流量按1954-2010 年变化趋势增加,绿洲面积、农业产值、生态效益将有不同程度增加; 若出山径流量减小,绿洲面积、农业产值、生态效益亦相应减小。2020年出山径流量较2010年分别减少5%、10%、15%时,绿洲面积和农业产值相应减小4.5%、8.9%、13.4%。在径流量不变情况下,若普及常规节水,林、草地面积均增加16%以上; 若普及高效节水,林、草地面积均扩大54.7%; 若提高渠系利用率到0.70,林草地面积扩大5%以上,总产值增加5.4%; 若提高渠系利用率到0.75,林草地面积增加12%以上,总产值增加12.2%。     

灌区间盐分变迁与耕地安全特征——以三工河流域农业绿洲为例

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以新疆三工河流域农业绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0~20 cm土层盐分动态特征与发展趋势。结果表明:流域空间上土壤盐分的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平。Kriging差值及其与同期的土地利用类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部阜康灌区耕地土壤盐化面积及盐渍化作用小于北部绿洲阜北灌区,耕地土壤盐分具有显著的局地地带性分布特征,随绿洲耕地南北方向距离的增加土壤盐渍化作用增强。另外南部绿洲耕地农业灌溉具有明显的脱盐作用,随时间尺度的延长,盐渍化作用减弱;而北部绿洲土壤盐渍化作用加强,表现为积盐作用。绿洲受盐害作用的区域主要为北部(阜北灌区)绿洲,通过空间概率模型预测,在长时间范围内,土壤盐渍化依旧是制约北部绿洲耕地生产力的主要因素。通过联合运用变异函数分析、线性回归分析和空间概率分析方法的优势,有效识别了三工河流域农业绿洲空间土壤盐渍化的变化特征与变化趋势,对于认识流域空间单元土壤盐分的变迁具有重要意义。     

绿洲农田土壤水分平衡及变化特征

本文利用位于塔里木盆地西北部平原上的阿克苏水平衡站近几年的有关试验和监测资料，对绿洲农田和裸地的土壤水分动态变化规律进行了初步分析，并用水量平衡法计算和对比农田和裸地的蒸发量，最后分析了田间灌溉水的有效利用率及提高措施。     

Patterns of Irrigated Agricultural Land Conversion in a Western U.S. Watershed: Implications for Landscape-Level Water Management and Land-Use Planning

In irrigated agricultural landscapes, land-use conversion may have landscape-level social, hydrological, and ecological effects. We used geographic information systems (GIS) and interviews to analyze development effects on irrigation in the Henry's Fork Watershed, Idaho. Farmers developed irrigation there in the 19th century, and incidental recharge from canal seepage and flood irrigation raised groundwater levels and expanded wetlands. Cohesive culture in agricultural communities sustained irrigation systems until amenity-driven demographic shifts beginning in the 1970s led to development approved by local governments with land-use planning but no water-management authority. Although only 5% of irrigated land has been converted, development has fragmented irrigated landscapes and made canal-system operation more difficult, potentially reducing groundwater levels, wetland extent, and return flows critical to downstream irrigators and fish and wildlife. We discuss future scenarios, highlighting the need for increased communication among local and state governments regarding land use and water management in irrigated landscapes across the West.     

西北干旱区发展节水灌溉农业的意义与前景

本文通过分析西北干旱区发展农业的优势和潜力。阐述了发展以节水灌溉为中心的高效农业的意义和任意，并指出了节水灌溉农业的前景所在。     

水分胁迫对绿洲影响的数值模拟

运用耦合了包含土壤-植被-水文参数化陆面过程的非静力平衡中尺度大气模式MM5,将水平分辨率提高到1km,通过数值模拟的方式,分别从地气间水热交换、对绿洲小气候影响、土壤湿度变化以及径流量的角度,研究了2002年7月下旬我国西北干旱区绿洲环境在不同水量滴灌条件下的变化,从理论上找到了较适宜绿洲小气候维持的滴灌水量。结果表明：1、绿洲下垫面为农田时,从土壤保湿和绿洲小气候维持角度考虑,500m^3／hm^2／10天的滴灌水量对7月下旬黑河流域中游绿洲是一个比较合适的灌溉量。2、500m^3/hm^2／10天的灌溉水量仅为同期大水漫灌定额下限的一半,上限的1／3,间接证明了滴灌是一种高效节水的灌溉方式,可以为干旱区节约大量水资源。     

乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田，改造沙漠（包括戈壁）为灌溉农田仍为治沙的重要途径，深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田，保留50 cm的耕作层熟化土壤，分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏土，配置成为3种土壤类型样地，实时监测了当地农民对农田的实际灌溉量与灌水量、土壤含水率及深层渗漏量。结果表明：（1）2017年4月17日的单次灌水量118.64 mm后，砂土、壤土、黏土样地150 cm深层出现渗漏的时间分别为灌溉后的13、72、257 h。（2）单次灌水量118.64 mm的15 d后，砂土、壤土、黏土样地150 cm深层渗漏量分别为110.87、12.2、0.8 mm。（3）2017年生长季内（4月1日至10月30日）5次灌溉水总量为641.53 mm时，渗漏水总量为砂土449.60 mm、壤土270.60 mm；土壤的蓄水量变化为砂土-48.79 mm、壤土-35.32 mm。（4）砂土、壤土和黏土的渗漏水量差异是影响灌溉水量和频率的重要因素。     

黑河流域典型区土地利用格局变化及影响比较

在黑河流域选择两个典型区域进行土地利用变化的空间差异与影响的对比研究,利用20世纪60年代以来的三期遥感数据,通过定量表征指标体系,对比分析了两个区域不同空间土地利用格局变化和土地利用类型变化的分异特征,定量评价了土地利用变化对不同区域绿洲系统的稳定性和水资源空间分配的影响。结果表明：过去35年来两个对比区域不同的土地利用格局变化,形成了显著的绿洲沿河流的溯源迁移和以基于下游老绿洲的渐进性绿洲外围拓展两种不同模式,前者导致流域水资源过度集中消耗于流域上游和源区,中下游水资源可利用量急剧减少,在35年间下游荒漠化土地增加了85.1%,灌溉绿洲萎缩了25.5%;后者则不同,水资源利用量的空间配置在区域下游具有小幅度集中,区域绿洲系统整体的稳定性较高。从流域整体的水土相互关系出发,合理规划干旱内陆流域土地利用模式和空间土地资源配置,对于促进流域整体的可持续发展具有重要意义。     

干旱地区水资源评价和认识的若干问题——以新疆为例

干旱地区水资源的合理开发和国土整治规划有密切联系。本文以新疆为例,对干旱区水资源的正确评价、水资源开发如何利用自然优势、水资源的地区间调剂以及水文现象与生态环境变化的深入认识等问题,提出了几点探讨性意见,以供深入讨论。     

张掖市黑河流域湿地资源调查与分类

通过对典型的干旱半干旱区内陆河流域(张掖市黑河流域)湿地综合分类研究表明:①张掖市黑河流域湿地共有2个大类4个类型13个类别,总面积为210420.42hm2,占全市国土总面积的5.02%;②湿地类型和面积从大到小依次为:高山湿地、永久性河流、灌丛湿地、草本沼泽、泛洪平原、内陆盐沼、季节性河流、蓄水区、灌溉区、盐田、永久性淡水湖、池塘、季节性淡水湖;③在行政区域内,肃南县、高台县、临泽县、山丹县、民乐县、甘州区湿地面积分别占全市湿地面积的73.71%、8.29%、5.14%、4.87%、5.54%和2.44%。     

河西地区水、土资源的合理开发利用

通过调查计算,评述了河西地区水、土资源状况及开发利用过程中引起的环境变化和存在的主要问题,提出合理开发利用水、土资源的建议和意见:1.以流域为单元进行水、土资源合理利用布局,2.以水定地、搞好水土平衡,3.提高单位面积产量,适当扩大灌溉面积,4.合理利用和改良草场,5.种草种树,保护植被,6.提高水资源利用率。