1958~2015年疏勒河上游出山径流变化及其气候因素分析

利用1958~2015年疏勒河出山口昌马堡水文站径流资料以及同期流域气象资料,揭示了疏勒河出山径流及其对流域气候变化的响应。结果表明：总体上,疏勒河出山径流量呈现增加趋势,特别是20世纪90年代后期以来,出山径流增加趋势更为明显,但近几年,疏勒河出山径流量缓慢回落,21世纪初暂时成为代际变化的拐点。研究亦显示,疏勒河出山径流对河源处高海拔山区气候变化的响应更为敏感,出山径流年际变化实际受到山区气候因素的共同影响,不同时段各因素影响强度具有一定差异;降水是出山径流变化的主控因素,但气温升高导致冰雪融化加快是近年来出山径流增长较快的重要原因。定量分析表明,20世纪90年代后期以来气温等对径流影响比重超过60%,而降水约为30%左右。     

疏勒河流域双塔灌区种植结构变化及其原因

基于1996-2010年双塔灌区各乡（镇）农作物类型、种植面积、供水定额、用水定额、作物单产及价格等资料,探讨了气候变化背景下农业种植结构调整原因及其影响。结果表明：研究区2010年作物种植面积较1996年增长2.3倍,其中粮食作物种植面积减少,经济作物和其他作物种植面积增加,农作物总产值和单位产值均明显提高,说明当地种植结构调整优化在产生经济效益方面效果明显。当地种植结构调整主要受自然条件、政策指导、历史根源、农民意愿、市场调节、灌溉供水条件等多方面因素的影响,其中自然条件中的水资源供应状况主要影响作物种植面积,其他因素影响作物种植类型。通过种植结构调整,当地农业产值在增长同时,用水紧张现象较以前有所缓解,地表水基本可以满足农田灌溉需求,减少了对地下水的使用,从而对保护当地生态具有重要意义。     

1980-2010 年和田绿洲土地利用变化空间耦合及其环境效应

在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。     

1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

灌区中居民点与水土资源邻近关系——以张掖绿洲为例

干旱区内陆河流域的核心在于水,核心区域在于绿洲。灌区是构成绿洲的最基本单元。论文应用最邻近距离指数(NNI),分析了张掖绿洲灌区中居民点与水浇地及渠系之间的空间耦合关系,结果表明:在张掖大小共39个灌区中,有22个灌区的NNI值<0.5,灌区中居民点总体表现为聚集分布态势,但空间差异明显,沿山灌区居民点聚集程度明显高于绿洲中腹灌区,映射出不同灌区水资源的基本约束力。从微观角度考察,居民点与水浇地、渠系、道路之间的平均临近距离从沿山独立灌区-绿洲边缘灌区-绿洲中腹灌区逐步增加,说明沿山灌区水浇地、渠系与居民点的关系更密切。灌区中居民点与渠系、水浇地表现出显著的"亲水型"和"亲地型","质点"(居民点)-"廊道"(渠系和路网)-"域面"(土地)之间存在非常密切的相互依存关系。     

塔里木河下游垦区绿洲景观格局变化分析

以塔里木河下游垦区为研究区,对其1986～2000年的景观变化进行了研究。结果表明,景观变化主要体现在：(1)随着人类土地开发利用的程度提高,区域景观趋于多样化和均匀化,主要是以人类活动造成的灌木疏林地、低质草地和草地的退化为主;其次,人工绿洲的开垦多在这三类用地上;此外,水库蓄水面积的增大,淹没了部分这类用地。(2)从斑块的绝对面积来看,始终是以荒地和低质草地为主,且荒地、水浇地、水田、水域和沼泽在两个灌区都是逐步增加的,荒地面积的增加反映了研究区生态退化趋势较为严重。(3)从斑块转移概率来看,研究区居民地、荒地、低质草地以及水浇地至少有94％以上的面积是保持其原来状况的;而沼泽的转移概率达到84％以上,主要转移为水域。反映了区域绿洲景观的主体仍然是以荒漠为背景的强烈人为干扰的人工绿洲景观．以及人工绿洲对水资源的依赖。     

近50年基于农作物种植结构的新疆绿洲农田蒸散发时空变化分析

基于农作物种植结构准确估算绿洲农田蒸散发,对中国西北干旱区水土资源优化配置和生态环境可持续发展有重要意义。利用1960-2010年县级农业统计数据和基于遥感提取的绿洲耕地分布数据,产生逐年的新疆绿洲三种农作物(棉花、小麦、玉米)种植比例时空分布数据集,并在此基础上利用Penman-Monteith单作物系数法估算农作物蒸散发。结果表明:1960-2010年全疆绿洲耕地面积持续增加,粮食作物占优势的单一种植结构类型已被经济作物替代,形成南疆棉花快速增加、北疆小麦快速减少的种植格局。近50年全疆三种农作物总蒸散发量增加了47.85%,棉花贡献率最高,其次为玉米,小麦最低。耕地面积和结构变化对绿洲农作物蒸散发时空分布和组成结构变化具有重要影响。     

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。     

近35 a内蒙古阿拉善盟绿洲化过程遥感分析

 绿洲是干旱区人类活动的高度聚集区,它的时空格局变化对社会经济发展有着至关重要的影响。以1975年至2010年间5期Landsat系列数据为信息源,通过目视解译提取阿拉善盟绿洲信息,在GIS空间分析功能的支持下,对绿洲时空格局变化进行了分析。研究结果表明,阿拉善绿洲按面积大小分布依次为:阿拉善左旗、额济纳旗和阿拉善右旗;1975—2010年间,阿拉善绿洲面积变化总体上呈先缩小后增长的趋势;其中草地的变化量最大,占整个绿洲变化面积的64.92%;研究区绿洲主导景观类型为天然草地,并且35 a内没有发生变化。     

气候和土地利用变化对径流变化影响研究——以伊洛河流域伊河上游地区为例

在实际调查基础上,利用遥感和地理信息系统技术,分析伊洛河流域伊河上游地区气候和土地利用变化对径流变化的影响。结果显示,在研究区域中,林地面积最大,1987-2008年,林地、库塘和建设用地面积持续增加,草地、河流和未利用地面积持续减少,耕地面积则先增加后减少。20世纪80年代以来,土地利用变化在不同阶段都使得年平均径流量减小;80-90年代,气候变化使得年平均径流量减小,而90年代到2000年以后,气候变化使得年平均径流量增加,这与90年代年平均降水量减少,而2000年以后年平均降水量增加密切相关。     

疏勒河流域的水资源与绿洲建设

本文讨论了疏勒河流域水资源合理利用与绿洲建设的关系。疏勒河流域地表径流主要形成于高山区。为了充分发挥有限的水资源潜力,应作出全面流域规划,采取地表水与地下水的联合利用,水资源就近开发利用,保护下游地区环境、加高党河水库、改造老绿洲、建设新绿洲、扩大林地,遵循开发顺序等可行措施,建设高效的人工绿洲生态环境。     

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。     

塔里木河上游典型绿洲景观变化及其生态效应分析

塔里木河上游地区是典型的生态脆弱带和环境危机带,对以人类活动为主导的区域水土资源的开发反响强烈,主要表现在其景观空间格局随水土资源开发程度而发生的变化。本研究以景观生态学的前沿理论和方法为指导,借助于3S技术,在现代绿洲荒漠陆地生态系统研究成果的基础上,较系统的分析了1990—2000年塔里木河上游地区阿克苏-阿瓦提绿洲景观格局变化,同时对其生态效应进行探讨。研究表明,10 a间研究区景观变化显著,农田增加了约10万hm2,居民点、盐碱地景观也均有大面积增加,草地、林地、水域、湿地景观都有不同程度的减少;整个地区景观多样性指数由1.40714减小到了1.40361,均匀度指数由0.64041减小到0.63601,均呈逐渐变小的趋势,体现了当地景观异质性程度下降。优势度指数由0.7901上升到0.7936、破碎度指数由0.0660上升到0.0778,人类对生态景观的干扰程度不断增强。同时,人类活动在改造和利用景观的同时带来了一系列不良的生态效应。     

近55 a来黑河流域绿洲演变特征的初步研究

 以航空照片（1956年）、Landsat MSS影像（1975年）、TM和ETM+影像（1990、2000、2005、2010年）为基础数据源,提取了黑河流域近55 a来的绿洲演变信息,并对绿洲演变的驱动力做了初步分析。研究结果表明:①研究区绿洲在1956—1975年间呈萎缩状态,1975—2010年间均呈扩张状态,并在2010年达到8 137.89 km2,整个绿洲扩张期间,2000年前的增长较平稳,2000年后增长较快;②绿洲内部的土地利用类型以耕地和林地所占比例最大,合占绿洲总面积的90%左右,1975年后耕地成为绿洲中比重最大的土地类型,约占60%;③研究时段内耕地和城镇居民地的变化相对平稳,多为单向转入,而林地、水域的变化相对剧烈,双向转换频繁;④关于绿洲演变驱动力的初步研究表明,自然和人为因素的共同作用影响了水资源的时空分布变化,并决定了绿洲演变的方向和特征,但是其机制还需在今后开展更深入的研究。     

祁连山黑河径流变化特征及影响因素研究

基于黑河流域径流、气象和土地利用类型等资料,采用弹性系数等方法研究了黑河径流变化特征及影响因素。结果表明：（1） 1990年后黑河流域径流量增加趋势明显加速,并且在黑河干流表现最为明显,1957—1990年莺落峡站径流量增加速率为0.75×10⁸ m³·(10a)^-1,而1991—2020年其增加速率为2.60×10⁸ m³·(10a)^-1,后者是前者的3.47倍,并且黑河全流域1990年后径流量增加主要发生在夏季和秋季,较1990年前分别增加了7.07%和26.58%。（2） 径流对气候变化的响应在夏季最为敏感,并且降水是导致径流增多的主要气候因素,夏季降水量增多1.000%,同期径流量平均增多0.741%（P<0.01）。（3） 2020年较1980年黑河流域耕地和建设用地面积相对增幅分别为24.20%和71.43%;草地和未利用土地面积相对降幅分别为1.30%和5.28%。径流量与林地面积、建设用地面积呈正相关,而径流量与草地面积呈负相关。研究结果可以为黑河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

塔里木河干流区土地利用与生态系统服务价值的变化

根据2005—2010年土地利用数据分析了生态环境脆弱和受人类活动影响强烈的塔里木河干流地区土地利用数量和结构变化特点,修正了谢高地等提出的中国陆地生态系统服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了生态服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:（1）研究区土地利用类型以草地和其他为主,覆盖率约为65％;2010年天然植被比2005年减少4.37×104 hm2,占总面积的1.04%;耕地面积增加最多,增加幅度为21.70%;高覆盖度草地土地利用类型减少最多,为5.95%;农田面积的不断扩大以林地和草地面积减少为代价。（2）研究区生态系统的服务价值以土壤形成与保护、生物多样性保护和废物处理等功能为主;森林和水体的生态服务价值贡献率占整个系统的80%以上,其次是草地;塔里木河干流2005—2010年土地利用的变化导致生态服务功能的结构发生变化。（3）研究区2005年和2010年总生态服务功能价值分别为137.76×108元和137.98×108元,波动较小;研究区由上游至下游生态系统服务价值存着的明显的由高到低的梯度分布规律,生态环境逐渐退化;生态服务价值相对于生态价值系数缺乏弹性的,说明本研究结果可信,可为区域土地利用效益评价及土地利用规划提供借鉴。     

Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。