塔里木河中上游土地利用变化的径流响应

为了定量分析塔里木河中上游土地利用变化对径流的影响程度,基于塔里木河流域1980-2015年土地利用数据及相关水文系列资料,利用MIKE SHE分布式水文模型客观模拟评价了流域中上游土地利用变化下的水文响应过程。结果表明：MIKE SHE模型可以较好的模拟塔里木河流域中上游的日流量过程,在研究区具有良好的适用性;1980-2015年间流域土地利用变化导致流域地表日径流量减少了4.2 m³·s^-1。通过仿真模拟分析草地、林地、耕地三种土地利用情景,得到日均流量分别为147.56 m³·s^-1、141.80 m³·s^-1,144.72 m³·s^-1由此可见,该流域径流对不同土地利用类型的响应差异较大,产流量的总体趋势为草地>耕地>林地。研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。     

生态保护和植树造林对黑河流域河川径流的影响

黑河流域是密云水库上游潮白河水系的重要组成部分。从20 世纪80 年代开始,国家在黑河流域开展了大 面积的生态保护和植树造林活动。为正确认识植树造林等活动对流域水资源的影响,本研究利用20 世纪80 年代 和2000 年两期土地利用数据和流域1959～2000 年降雨、径流资料,分析了生态保护和植树造林活动影响下的流域 河川径流量的变化情况。研究结果表明：1959～2000 年黑河流域年降水量和河川径流量年际变化较大,但整体变化 趋势性不显著;黑河流域以林地、草地和耕地面积为主,从20 世纪80 年代到2000 年林地面积增加了8x10²hm²,草 地和耕地面积分别减少了7x10²hm² 和1x10²hm²;1980～2000 年开展植树造林活动期较1959～1979 年多年平均径流 系数下降了4.1%;1980 年后20 年的生态保护和植树造林活动对河川径流量的影响为- 0.3mm/hm²,且有丰水年份 对流域河川径流量影响最大,平水年次之,在枯水年份对流域河川径流量影响最小的现象。     

基于河链结构和LUCC的分布式流域水文模型及径流响应

为了定量评估土地利用/覆被变化的水文水资源效应,并考虑流域水文效应的空间差异,提出考虑土地利用/覆被变化的分布式流域水文模型。该模型基于Shreve河链概念对流域河网进行单元划分,基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型,将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型;在每一类土地利用及覆被变化面积上,分别考虑蒸发和下渗的差异,并利用蓄满-超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量;利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出口断面,从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数,前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得,而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用大理河流域1981—1990年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定和检验,率定期1981—1987年的水量平衡系数为0.993,年径流深合格率为100.0%;检验期1988—1990年的水量平衡系数为1.230,径流深合格率为66.667%,计算结果表明该模型在大理河流域具有良好的适应性。并以2000年大理河流域的土地利用/覆被状况为基准,计算得到流域的基准径流深为30.36 mm,并对大理河流域未来土地利用情况进行情景分析,为充分发挥小流域(或单元)水土保持措施带来的各种效益提供参考依据。     

长江流域土地利用时空变化特征及其径流效应

土地利用变化的径流效应是水循环研究中的重点内容之一。长江流域是中国最大的流域,土地利用变化及其径流效应分析是研究该流域径流演变、水旱灾害的基础。本文利用1980、1990、1995、2000、2005年五期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵计算土地利用动态度、交换变量等指标,评价了长江流域土地利用的时空变化特征,识别关键变化区域及其变化原因。在此基础上,利用SCS模型的降水—径流方程,分析了土地利用变化的径流效应。研究结果表明：1980-2005年时期,长江流域土地转移活跃程度在第一(1980-1990年)和第四(2001-2005年)时期内明显高于1991-1995年和1996-2000年,中上游四川及其北部地区的活跃程度最大。1980-2005年期间水田、旱地、林地和草地面积变化幅度都在8%以内。但受不同时期环境保护和经济发展因素影响,耕地(水田和旱地)和林地、草地呈现相反的变化,而水域、未利用地和城镇用地相对变化较大;其中快速的城镇化导致城镇用地增幅最高,可达196.58%。土地利用变化直接导致流域的平均径流系数变大,变幅从-0.67%到0.80%,平均增幅0.05%,变化最显著的地区在城市化水平较高的长三角一带。径流系数的增加导致洪水发生的可能性增大。     

基于SWAT模型的晋江流域土地利用变化对水文过程影响分析

为了进一步揭示晋江流域土地利用变化的水文效应,基于SWAT模型,分别模拟了1985年和2006年2种土地利用条件下,2002—2010年气象条件时的年、月水文过程,以定量分析土地利用变化对流域年、月的蒸散发、土壤剖面渗漏、地下径流和地表径流的影响。研究表明:与1985年土地利用相比,在2006年土地利用涵养水源能力较好的林草地减少了,而不透水面积的增加,降低了流域的降雨截留能力和土壤下渗能力,地表蒸散发量和地下水随之减少,而减小的水量则转为地表径流直接汇入河道,其中晋江全流域的蒸散发量、土壤渗漏量和地下径流量年平均减少11.86 mm、48.86 mm和25.62 mm,年平均减少幅度分别为2.23%、11.27%和16.69%,而地表径流量年平均增加76.06 mm,年平均增幅为26.12%;土地利用变化的水文过程效应与年内降水分布具有密切的关系,降雨量越小,蒸散发和地表径流的效应越显著,而土壤剖面下渗和地下径效应则相反。     

新开河流域土地利用格局变化图谱分析

基于地学信息图谱分析方法,运用ARC/INFO软件,以马尔柯夫空间概率模型为基础,利用新开河流域33 年(1969-2001 年) 土地利用格局4 期的空间数据(1969 年、1979 年、1992年、2001 年),合成了一系列土地利用格局变化图谱,通过图谱分析来了解新开河流域的土地利用格局变化规律。结果表明：在过去33 年期间该流域土地利用格局发生了显著变化。耕地大幅度增加,其净增面积1357.2 km²,占流域总面积超过32%,其主要来源于草地、沙地、沼泽地、林地;沙地变化有所起伏,占流域总面积不低于23%,虽然总体呈减少趋势,但流域的草地沙化、耕地沙化还比较严重;草地大幅度减少,其净减面积1582.6 km²,占流域总面积由36.2%缩减为18.5%,其主要来源于开垦草地为耕地、草地退化成沙地、沼泽地、盐碱地以及草地改造种植林地;居民地、盐碱地呈增加趋势,湿地、林地呈减少趋势。     

太湖流域浙西区不同土地类型的面源污染产出

以太湖流域浙西水利分区为研究区,采用Arcgis的水文分析模块,对浙西区进行流域划分,选取以单一农业用地为主的子流域,利用GIS叠加分析方法,获取各子流域的降水、径流深度、土地利用结构信息,分析研究区主要土地利用类型与径流量的统计关系,建立该区年尺度的径流估算模型。基于林地、耕地为主的子流域水质监测数据,结合径流估算模型,分析占该区90%土地利用面积的林地、耕地与径流污染物浓度的定量关系,研究结果显示,该研究区以林地为主的流域径流各水环境指标为：COD浓度为2.95 mg/l,BOD浓度为1.080 mg/l,总氮浓度为0.715 mg/l,总磷浓度为0.039 mg/l;耕地为主的流域径流水环境指标为：COD浓度为5.721mg/l,BOD浓度为3.097 mg/l,总氮浓度为2.092 mg/l,总磷浓度为0.166 mg/l。这一研究结果适合应用于太湖流域上游山区、丘陵地区年尺度面源污染估算。     

喀斯特生态脆弱区猫跳河流域土地利用/覆被变化研究

LUCC是当前国际全球变化研究的前沿和热点领域,喀斯特生态脆弱区的土地利用/覆被变化是国际LUCC研究中的薄弱环节。以贵州中部的典型喀斯特流域——猫跳河流域为例,通过详实的地面调查,以1973年的Landsat-MSS影像、1990年和2002年的Landsat-TM影像为数据源,在RS、G IS、GPS为核心的"三S"集成技术支撑下,应用单一土地利用动态度、单一土地利用转入率和转出率、综合土地利用动态度、土地利用度以及土地覆被变化空间指数等指标,定量研究了该流域在过去30 a间的土地利用/覆被的变化特征。研究表明:(1)研究区的土地覆被类型主要以耕地、灌草地、灌木林以及有林地为主;(2)1970年代以来,土地利用/覆被变化剧烈,各地类之间的变化幅度存在较大差别,水田、灌木林、其他林地、灌草地等地类先减后增,旱地和裸岩地先增后减,有林地、水域、城镇建设用地、农村居民点、交通工矿用地等持续增加;⑶1973~1990年的土地利用动态度和土地利用度均比1990~2002年大,前一时期的裸岩地明显增加,土地利用具有明显的不可持续性,进入1990年后,裸岩地缩减,流域生态环境质量趋于好转;⑷伴随着分布面积在平面空间上的张缩,各地类的平均分布高程和坡度在垂直方向上也出现了相应的变化。     

潮河上游降水- 径流关系演变及 人类活动的影响分析

以潮河密云水库上游流域为研究对象, 利用双累积曲线将1961~2005 年期间年降水- 径 流关系演变划分为三个阶段: 1961~1978, 1979~1993, 1994~2005。第二和第三阶段相对第一阶段 而言, 平均年径流有较大幅度的减少, 年径流对降水的响应程度在减弱。与此相对应, 进入1980 年代后, 流域内的人类活动强度在增加, 主要表现为小水库、塘坝等水利设施的大规模建成并投 入使用, 以及农垦和造林等土地利用活动导致耕地和林地面积的增加。人类活动使得流域总蒸发 和入渗增加, 从而改变水量平衡, 径流对降水的响应变得迟缓, 减少流域总径流; 不同降水年型降 水- 径流的关系表现出很大差异, 人类活动对枯水年份年径流的影响相对较大。     

Land use and land cover change processes in China's eastern Loess Plateau

Using Landsat remote sensing images, we analyzed changes in each land use type and transitions among different land use types during land use and land cover change (LUCC) in Ningwu County, located in the eastern Loess Plateau of China, from 1990 to 2010. We found that grassland, woodland, and farmland were the main land use types in the study area, and the area of each type changed slightly from 1990 to 2010, whereas the area of water, construction land, and unused land increased greatly. For the whole area, the net change and total change were insignificant due to weak human activity intensity in most of the study area, and the LUCC was dominated by quasi-balanced two-way transitions from 1990 to 2010. The insignificant overall amount of LUCC appears to have resulted from offsetting of rapid increases in population, economic growth, and the implementation of a program to return farmland to woodland and grassland in 2000. This program converted more farmland into woodland and grassland from 2000 to 2010 than from 1990 to 2000, but reclamation of woodland and grassland for use as farmland continued from 2000 to 2010, and is a cause for concern to the local government.     

大理市土地利用变化及其驱动力分析

利用大理市1995年和2000年两期TM影像解译土地利用数据,在GIS分析工具支持下,对土地利用变化和驱动因素进行分析,得出以下结论：（1）1995年到2000年这5年期间,土地利用变化总体呈现出林地和草地减少、耕地和建筑用地增加的趋势,水域面积变化不明显;（2）土地利用年变化率为0．5％,其中以建设用地面积的年变化率最大为5．84％,耕地和林地的年变化率分别为1．85％和-1．41％,而草地和水域年变化率较小,分别为-0．7％和0．01％;（3）土地利用类型转化主要呈现出林地和草地转化为耕地,耕地和草地转化为建筑用地,林地和草地相互转化的特点;（4）土地利用结构变化不明显,总体上表现出林地占优势,耕地、草地、水域相当的结构特征;（5）自然条件对土地利用结构具有重要的控制作用,而人口增长,政府行为决策和经济的发展直接影响土地利用的变化。     

1990—2010年黄河宁蒙段所处流域土地利用变化

以Landsat TM和ETM+遥感影像为基础数据源,应用地理信息系统技术,对黄河宁蒙段所处流域1990-2010年土地利用变化进行了监测,并结合气候变化、人类活动和政策因素探讨了土地利用变化的驱动力,初步分析了土地利用/覆被变化对流域水-沙关系的影响。结果表明：（1）20年来研究区建设用地面积增加了1 310.04 km²,耕地面积增加了611.15 km²,水域和草地面积分别减少了1 499.51 km²和474.93 km²;（2）20年来黄河宁蒙段所处流域土地利用变化速度经历了缓慢变化-显著变化-急剧变化的过程。各土地利用类型在后10 年（2000-2010年）的变化速度均比前10年（1990-2000年）大;（3）研究时段内草地和未利用地转化为林地,草地和耕地被开发为建设用地,未利用地和草地被开垦为耕地;（4）人类活动和政策因素是影响20年来土地利用变化的主要驱动因子,但人口数量的增加、经济的发展及环境政策的调整对研究区土地利用变化的影响更为显著;（5）1990-2010年流域耕地和林地面积分别增加了611.15 km²和543.19 km²,植被覆盖度由1990年的34.7%增加到2010年的40.8%。林地和耕地面积的增加均使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,从而径流量减少,植被覆盖度的增加使得流域径流量和输沙量均降低。     

潮白河上游土地利用的时空变化特征与驱动力分析

本文以1990年和2000年两期土地利用数据和社会经济数据为基础,采用变化率、土地利用转移矩阵、动态度等指数分析方法,对潮白河上游1990~2000年间土地利用的变化及驱动因子进行了分析。结果表明,在1990年到2000年10年间,由于生态保护和植树造林,潮白河上游土地利用发生了很大变化,突出表现为草地与耕地往林地的转移。从变化的空间差异看,赤城县以及几个县的交界地区土地利用变化最剧烈。从土地利用变化的原因看,生态建设和农业结构调整对土地利用影响深刻,是区域土地利用变化最重要的驱动因子。     

Determination of land salinization causes via land cover and hydrological process change detection in a typical part of Songnen Plain

Causes of land salinization were determined via land cover and hydrological process change detection in a typical part of Songnen Plain. The area of saline land increased from 4627 km² in 1980 to 5416 km² in 2000, and then decreased to 5198 km² in 2015. The transformation between saline land and other land covers happened mainly before 2000, and saline land had transformation relationship mainly with cropland, grassland, and water body. From 1979 to 2007, groundwater depth fluctuated to increase and was mainly deeper than 3.3 m. Spatially, the area of the region where groundwater depth was deeper than 3.3 m increased from 46.7% in 1980 to 84% in 2000, while the area of the region almost occupied the whole region after 2000. Precipitation and evaporation changed little, while runoff decreased substantially. Shallow groundwater, change of cropland, grassland, and water body induced from human activities and decrease of runoff and increase of irrigation and water transfer from outer basin were the main reasons for land salinization before 2000. After 2000, groundwater with relatively great depth could not exert great influence on land salinization. Protection of grassland and wetland prevented the increase of the area of saline land.     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

洮儿河流域中上游水循环要素变化及其原因

选取洮儿河流域中上游地区为研究区,分析1961～2000年期间径流、降水、气温等水文气象要素的演化趋势.采用特征参数时间序列法,初步探讨了气候变化与土地利用/覆被变化的径流效应,并通过洮南站40年天然径流与实测径流的比较,定量分析水资源开发利用对径流的影响.结果表明:降水、气温均呈一定的上升趋势,径流表现出先减少、后增加、再减少的趋势;年降水、年气温分别与天然年径流呈正相关和负相关的关系,然而这种影响随着时间序列的延长均有所减弱;近30年间,植被覆盖度降低可能是天然年径流增加的主要原因;水资源的开发利用导致1986～2000年期间的年径流减少5.8亿m3,占天然年径流量多年均值的37.1%.