基于InVEST模型的张家口地区水源涵养功能研究

水源涵养是生态系统提供的最重要的功能之一,开展水源涵养功能评价对了解地区水环境、合理发展分区管理有重要意义.张家口作为京津重要的水源地与生态屏障,承担着维护区域经济可持续发展与生态环境质量改善的关键任务,深入探究其水源涵养现状具有现实意义.然而,当前针对张家口实际降雨强度与地表覆被等特征开展的水源涵养功能研究与探讨仍较...     

基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化

以陕北黄土高原为研究区,基于InVEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明：① 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km²、285.3 km²和122.7 km²,城镇面积增加了450.4 km²;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km²、72.7 km²和5.2 km²。② 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m³/hm²~40 m³/hm²,局部区域在40 m³/hm²以上;其他大部分区域均有0~25 m³/hm²不等的减少。③ 陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km²,所占比例为40.5%。④ 通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。     

澜沧江流域生态系统水源涵养功能研究

生态系统的水源涵养功能一直以来都是生态学和水文学研究的热点和难点问题。本文基于新开发的InVEST模型对澜沧江流域的水源涵养功能进行了研究,得出以下结果：（1）澜沧江流域年均供水7.24E＋10 m3 y-1,其中干流贡献率为23.87%,而支流贡献率为76.13%,从上游至下游呈明显递增趋势。（2）草地生态系统和森林生态系统的水源涵养量贡献率共计达71.66%;对不同组成结构生态系统类型的水源涵养能力进行比较,阔叶林〉针阔混交林〉竹林〉针叶林〉灌木林〉草地。（3）澜沧江流域三分之二的水由占总面积40%的热点区域提供。研究为澜沧江流域水资源的有效管理提供一定依据。     

基于SWAT模型的森林分布不连续流域水源涵养量多时间尺度分析

为解决森林分布不连续流域森林水源涵养功能及其多时间尺度特征的定量评价问题,根据分布式水文模型（SWAT）的特点,提出了反映森林斑块空间分布的水文响应单元划分方法,以及基于水量平衡法的森林不连续分布流域森林水源涵养量计算公式。以东南沿海的晋江流域为例,构建了2006年土地利用条件下的日时间步长SWAT模型,统计分析了2002—2010年降水条件下森林水源涵养量的时空变化规律。结果表明：① 构建的晋江流域SWAT模型精度较高,面积阈值为零生成的水文响应单元比较准确地反映流域森林斑块分布,提出的森林水源涵养量计算公式适用于森林空间分布不连续流域森林水源涵养量的多时间尺度分析,为流域森林水源涵养功能评价提供了一个新的方法。② 晋江流域森林水源年涵养量271.41~565.25 mm;月涵养量-29.15~154.59 mm;日尺度的极端降水期皆为正值,极端枯水期都为负值。表明年际之间不存在森林水源涵养的蓄丰补枯调节作用,但在年内的部分月份得到体现,而日尺度的森林蓄丰补枯功能充分发挥。从而揭示了不同时间尺度森林水源涵养量及其蓄丰补枯功能的差异。     

商洛市水源涵养服务功能空间格局与影响因素

以商洛市为例,利用InVEST产水量模型和多年平均涵养水量模型,以参数本地化、实地率定和结果验证,对该区水源涵养功能的空间格局分异规律及其影响因素进行分析。结果表明：① 商洛市水源涵养总量为27.48×10⁸m3/a,水源涵养能力为324.85 mm。五大流域水源涵养功能依次为旬河>乾佑河>金钱河>丹江>洛河。② 气候因素对产水能力空间格局影响最大,10 a土地利用变化和下垫面植被、土壤因素则对水源涵养空间异质性影响显著。③ 子流域单元产水能力相关性强的因子为多年平均降水、实际蒸散发和植物可利用水,水源涵养功能关键驱动因子是潜在蒸散量、土壤饱和导水率与森林覆盖率。     

陕西省子午岭生态功能区水源涵养能力研究

应用InVEST模型和SCS模型,计算得出研究区多年平均水源涵养量约为3×108 m3,涵养深度69.79 mm,表明研究区具有比较突出的水源涵养服务功能,特别是在森林和灌丛分布相对集中的子午岭自然保护区内,水源涵养能力处于较高水平。不同土地利用类型的水源涵养能力有较大差别。由于灌丛具有较好的降水截留能力和较小的蒸腾作用,水源涵养能力最强;而森林由于蒸腾旺盛,加之冠层截留的大部分降水用于蒸发而无法积累,使其水源涵养能力稍低于灌丛;草地和农田覆盖地区,降水极易流失,因而草地和农田的水源涵养能力较差,对区域总水源涵养量的贡献也最小。此外,研究区多年平均产水深度139.4 mm,整体趋势是从东南向西北方向减小,与区域降水量空间变化趋势一致,在土地利用类型的影响下,这一趋势更加明显;多年平均径流深度71.1 mm,空间上大致由南向北减少,同时,由于径流深度还受到降水时间分配、土地利用类型、土壤质地的影响,因此呈现出较为复杂的空间分布特征。     

过去30年气候变化对黄河源区水源涵养量的影响

黄河源区高寒生态系统具有重要的水源涵养功能。基于改进的LPJ动态植被模型,模拟研究1981-2010年中国黄河源区水源涵养量的时空变化特征,进一步探讨气候要素变化的影响。结果表明：近30年来黄河源区水源涵养量整体略呈减少趋势,减少速率为-1.15 mm/a,区域差异特征体现为大部分地区以减少趋势为主,特别是黄河源区东南部。过去30年黄河源区降水量以及大气水分需求能力的变化是影响生态系统水源涵养量增减的主要气候因素。随着干湿条件不同,两者影响程度各异,降水减少和潜在蒸散增加共同导致黄河源区东南部半湿润地区水源涵养量减少,而降水增加则是北部半干旱地区水源涵养量增加的主要原因。     

2000-2020年藏北高寒草地水源涵养功能变化及影响因素分析（英文）

藏北地区平均海拔4500 m以上,被称为“世界屋脊上的屋脊”,同时也是青藏高原生态安全屏障的主体,但在全球气候变化和人类活动的双重影响下,藏北高寒草地生态系统变化明显,部分区域出现退化趋势。2009年我国开始实施了《西藏生态安全屏障保护与建设工程》(以下简称工程),旨在恢复和保育高原的生态系统及其服务功能。而水源涵养是藏北高寒草地生态系统最为重要的服务功能之一,工程实施以来,藏北草地的水源涵养功能如何变化、生态工程的效益如何？本文基于InVEST模型评估了2000–2020年生态工程前后藏北草地水源涵养功能的变化,量化了气候变化和人类活动在其中的贡献率。结果表明：(1)藏北各类型草地的水源涵养能力虽然差异较大,但工程实施后水源涵养的功能均出现了明显的变化,产水量比工程实施前增加10.07%,水源涵养服务上升8.86%。其中高寒草甸区的水源涵养变化速率增长最大,由工程前的–1.84 mm yr^–1转变为工程后的2.24 mm yr^–1;其次是高寒荒漠草原和高寒草原,在工程的影响下水源涵养功能下降的速率明显减缓。(2)气候变化仍是藏北草地水源涵养...     

基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P <0.01)和海拔(R=0.003,P <0.05)、人口密度(R=0.299,P <0.01)、NDVI(R=0.366,P <0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

黑河流域植物物种多样性对土地利用变化的响应北大核心CSCD

黑河流域土地利用变化严重影响植物物种多样性。为了解自然、社会经济因素对黑河流域土地利用变化影响下植物物种多样性的变化趋势,本研究使用Dyna-CLUE模型,预测2050年土地利用变化,揭示多因素影响下黑河流域土地利用变化,及土地利用变化与草本、灌木物种多样性间的关系。结果表明:降水、GDP、与自然村距离等因子共同驱动土地利用变化,2050年林地、草地和水域面积的增加和未利用地面积的减小,提高了灌木、草本植物的多样性,并使之均匀度更高,种间优势度减小。耕地面积的扩张和耕地集约化导致植物分布不均、多样性减少。将模拟结果和植物物种多样性发展趋势相结合能够对未来的土地利用规划、政策及生态保护决策提供依据。应针对不同区域土地利用变化情况,制定相应的生物多样性和生态环境保护政策,促进黑河流域生态环境的恢复并支持流域可持续发展。     

黑河分水后中游地区LUCC监测

以2000年Landsat ETM和2005年的Landsat TM数据为信息源,通过人机交互方式提取了两期黑河流域中游地区土地利用/覆被数据。在此基础上,结合研究区的社会经济统计资料和气象观测资料,分析了黑河流域中游地区近5 a来土地利用/土地覆被变化（land use and land coverage,LUCC）的时空变化格局和土地利用类型转变的趋势及其驱动力。结果表明,5 a间耕地和居民用地面积分别扩大了6.95％和9.78％,草地和林地都有相应的减少。尤其是水域和未利用土地,分别减少了1.70％和0.88％,黑河流域生态环境有总体变差的趋势。驱动力分析表明,环境变化是人文因素和自然因素共同作用的结果,并且人为因素占主导地位,在此情况下,本区生态环境存在着继续恶化的潜在危机。     

基于InVEST模型的西苕溪流域产水量分析(英文)

流域产水量的计算与分析对水资源的规划、管理以及水库建设具有重要意义。本研究将InVEST中的产水量模型应用于西苕溪小流域。该模型的数据需求主要包括土地利用/覆被,年均降雨量和潜在蒸发散,土壤深度,植被可利用水量。为验证模型的精确度,利用基期的降水径流关系,得到2003-2007年的平均自然径流量。经过反复校验,当Z系数为6.5时,产水量为8.3亿m3,与自然径流量最为接近,从流域产水量的分布来看,南部和西南部地区单位面积的产水量较高。     

基于景观格局的黑河中游土地利用冲突时空分析

以黑河中游为研究区,在分析土地利用变化的基础上,构建了由外部压力、脆弱性和稳定性表征土地利用冲突强度的模型,分析了1980—2015年土地利用冲突的时空变化特征。结果表明:①土地利用冲突强度的空间分布在不同时期虽有不同,但冲突强度较高的区域集中在甘州、临泽2个人类活动较为活跃的区县,且指数最高的区域呈围绕城市四周分布的特点;②土地利用冲突在不同时期变化显著,1995—2005年是土地利用冲突强度增加较为明显的时段,中部的甘州区、南部的山丹县两地增加最为明显;2005—2015年虽然冲突强度增大区域的面积少于上一时段,但冲突增加幅度高于上一时段,尤其民乐县和高台县增加较为明显;③土地利用冲突与自然因素的相关性极弱,与道路和河流等用地条件的相关性较强,而与人口密度和GDP为代表的社会经济因素的相关性最强;④土地利用冲突与土地利用变化的阶段性特征一致,1995—2000年是土地利用变化程度最为剧烈的时期,而1995—2005年也是土地利用冲突面积增加最多的时段;耕地和建设用地的增长极为活跃,对生态用地产生侵占,反映了耕地、建设用地和生态用地三者之间的矛盾是黑河中游土地利用冲突的主要表现形式。     

Impact of climate change and variability on water resources in Heihe River Basin

Studies indicate that the climate has experienced a dramatic change in the Heihe River Basin with scope of temperature rise reaching 0.5-1.1oC in the 1990s compared to the mean value of the period 1960-1990, precipitation increased 18.5 mm in the 1990s compared to the 1950s, and 6.5 mm in the 1990s compared to the mean value of the period 1960-1990, water resources decreased 2.6×108 m3 in the 1990s compared to the 1950s, and 0.4×108 m3 in the 1990s compared to the mean value of the period 1960-1990. These changes have exerted a greater effect on the local environment and socio-economy, and also made the condition worsening in water resources utilizations in the Heihe Rver Basin.     

黑河上游地区气候变化对径流量的影响研究

近42年来,黑河上游年流量呈增多趋势,其中以冬季最为明显,但总体上相对稳定,丰枯转换颇为平衡;降水量是影响黑河上游流量的最主要因子,夏季降水量的增加与夏季流量的增加关系密切,而夏季流量的增加最终影响到了年流量的增加;气温的升高特别是秋季气温的升高导致了高山冰雪消融量的增大,进而使非汛期流量增加,同时加大流域蒸发量特别是夏季蒸发量,增加了地表水资源的消耗,并对降水增加造成的年径流量增加起到削弱作用。     

黑河中游不同土地覆被土壤水文环境及植被特征

 以黑河中游6种典型土地覆被类型（百年灌溉农田、新垦灌溉农田、人工杨树林、人工樟子松林、人工梭梭灌木林和天然荒漠草地）为研究对象,对其部分土壤生态水文和植被因子进行了测定。结果显示,6种土地覆被类型不仅在地表生态水文环境特征、土壤结构特征、土壤化学和微生物群落特征等方面存在显著差异,而且在植被的盖度、密度和生物量方面也存在显著差异。不同土地覆被类型的植物生物量与田间持水量、土壤黏粉粒含量、土壤全氮、土壤有机碳和土壤碳氮比等因子具有密切的关系。该研究为如何通过改变土地覆被方式而有效地保护和利用绿洲荒漠系统提供了一定的思路,也为进一步解析气候变化和人类活动影响下荒漠绿洲生态系统水、土、气、生的相互作用过程及其机制提供了一定的科学依据。     

黑河中游土地利用/覆被变化及其对碳储量影响的预测

准确预测未来土地利用/覆盖变化及其对区域碳储量的影响对土地利用决策和气候变化研究具有重要意义。以黑河中游流域为研究对象,基于2000年和2012年两期土地利用解译数据,运用CA-Markov模型,并依据《IPCC 2006指南》提供的清单方法,在对研究区2024年土地利用变化特征进行预测分析的基础上评估了2000-2024年黑河中游土地利用/覆被变化对碳储量的影响。结果表明:2000-2012年,研究区耕地、建设用地、林地和草地面积呈增加趋势,未利用土地和水域面积呈减少趋势,土地利用/覆被变化导致碳储量增加3.22×10^6 t;预测2024年黑河中游土地利用变化同2012年相比,耕地、建设用地、林地占研究区比例分别增加3.18%、0.84%和0.77%,未利用土地、草地和水域占研究区比例分别减少3.32%、1.13%和0.33%;2012-2024年土地利用/覆被变化导致碳储量增加7.55×10^6 t,各土地利用类型变化导致碳储量变化更加明显,其中林地和耕地增加是碳储量增加的主要原因,建设用地增加是碳储量减少的主要原因。总体来看,2012-2024年耕地、建设用地、林地将继续呈增加趋势,未利用土地和水体将继续呈减少趋势;2012-2024年较2000-2012年土地利用变化导致碳储量增加4.33×10^6 t,固碳能力表现出较明显的提高。     

黑河流域水资源研究进展

作为典型的内陆河流域,黑河流域历来是研究寒区、旱区水文与水资源的热点地区。水资源是联系该流域生态系统和经济系统的纽带,更是其社会经济环境可持续发展最主要的限制因子。因此,对于黑河流域水资源的研究非常广泛,也取得了很多高水平的研究成果,这些研究内容主要包括：上游产流区的冰雪变化与黑河径流量、黑河出山口径流变化特征及其对气候变化的响应以及径流量的模拟与预测;中下游耗散区的水资源利用状况及对策;同位素、水资源承载力以及水资源管理的理论方法和措施。今后的重点应从流域的宏观尺度,开展黑河流域生态经济的综合研究、生态水文学和水污染问题的研究。     

黑河流域水资源承载力分析计算与对策

根据干旱区水资源开发利用阶段可用水资源的计算方法和内陆河流域社会经济发展及其需水预测,分析计算了黑河流域中游地区的水资源承载力。结果表明,当完成水资源开发利用第二阶段,可用水资源在首先保证未来50 a内流域中游地区人口、环境和工业等部门发展的需水后,农业灌溉用水的总量将还有所增加,水资源不会成为社会经济发展的制约因素,可以使绿洲和农业走可持续发展道路。但东干流中游张掖盆地,因要在下世纪初完成分水指标,在下世纪的前20 a农业灌溉用水有缺口,但只要加大农业节水力度,在此期间提前完成农业节水目标的60%,就能顺利渡过今后20 a的社会经济快速发展时期。如果在2050年能按计划完成流域社会经济发展的预测目标,则届时流域人均国内生产总值将超过一万美元,可以达到世界中等发达国家的水平。