基于生态恢复的阿克苏河流域生态输水调度优化研究

生态输水调度是生态保护和恢复最有效的措施之一,实施生态输水对恢复干旱半干旱地区天然生态系统、维护绿洲生态系统健康具有重要意义。结合阿克苏河流域生态输水现状,在识别自然植被重点区和估算生态需水的基础上,建立了基于生态恢复目标的流域生态输水调度优化框架。首先采用高分系列影像识别自然植被信息,建立阿克苏河流域2015—2020年自然植被数据集,逐像元统计自然植被出现频次确定了艾希曼湖湿地区、第一师边缘胡杨林区、五团边缘胡杨林区3个自然植被重点区,面积达1257.69 km2;借助面积定额法和水量平衡法估算3个自然植被重点区的生态输水量分别为1.53×10⁸m³、2.73×10⁸m³、1.14×108m³;确定了流域生态输水的最佳时间为5—9月,单次或2次进行生态输水,建议单次生态输水量大于0.2×10⁸m³且输水天数大于10 d;渠系网络分析显示3个自然植被重点区设置的8个输水口可以作为今后生态输水路径的参考。研究结果对阿克苏河流域生态输水...     

基于贝叶斯网络的生态系统服务空间格局优化——以泾河流域为例

城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明：（1） 水文评价模型（Soil and water assessment tool, SWAT）模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数（R²>0.6）和纳什效率系数（NSE>0.5）,可为进一步评估产水服务提供保障。（2） 2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。（3） 通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。     

基于CA-Markov模型的秦淮河流域土地覆盖格局模拟预测

以秦淮河流域为研究区,以2006和2009年ETM+图像土地覆盖分类结果为输入数据,采用CA-Markov模型,模拟预测研究区未来的土地覆盖格局。在模型建立过程中,通过Markov模型求出转移概率矩阵和转移面积矩阵,确定CA模型转换规则,限制CA模型迭代次数。利用CA-Markov模型模拟预测研究区2012和2018年土地覆盖格局,并采用2012年实际土地覆盖分类结果验证预测精度,得到2012年各土地覆盖类型栅格数预测误差均小于等于6.5%,空间位置预测精度达到76.5%。预测结果表明,2018年研究区水田比例将降为33.3%,不透水面比例将达31.1%,其中多数水田转变成为不透水面,南京城区、禄口镇、句容市、溧水县等城镇地区的不透水面明显扩张。该方法可以对秦淮河流域的土地覆盖动态监测以及可持续发展提供依据。     

孤山川流域近30年土壤侵蚀时空动态特征分析

针对区域水土保持效益评价、土壤流失治理的需求,选择黄土高原土壤侵蚀较为严重的孤山川流域为研究区,定量研究了孤山川流域近30a的土壤侵蚀时空变异特征。结果表明,1975~2006年间,研究区土壤侵蚀的变化分两个阶段。第一阶段为1975~1986年,土壤侵蚀强度加剧,侵蚀面积增加了138.13km2,流域东南部增加最多;第二阶段为1986~2006年,全流域土壤侵蚀强度减弱,侵蚀面积减少了163.09km2,1986年和1997年,东部地区减弱趋势更明显。中度以上的土壤侵蚀主要发生在高程1 070~1 300m处,都对应于18°~35°的陡坡地;1975年和2006年,中度以上侵蚀分别集中在900~1 150和1 300~1 800,单位为MJ·mm·hm-2·h-1。流域土壤侵蚀主要发生在耕地和林地。1975~2006年,耕地面积减少,林草地面积增加,土地利用向良性循环发展。可为认识黄土丘陵沟壑区I副区土壤侵蚀规律和该区土壤侵蚀防治宏观决策提供科学支撑。     

基于无人机LiDAR系统的坝控流域地貌形态和侵蚀分区的提取

黄土丘陵沟壑区地貌形态是区域土壤侵蚀的主要影响因素.针对该区典型的淤地坝坝控区,利用无人机LiDAR系统获取淤地坝坝控区小尺度区域三维激光点云数据和可见光影像数据,应用RiPROCESS和Inpho UASMaster软件生成高精度DEM和DOM数据,提取出坝控区地貌形态和土壤侵蚀分区.应用结果表明,无人机LiDAR系...     

1980—2020年中国九大流域蒸散发及其组分时空评估

蒸散发是地表陆气水分交换的纽带,准确量化蒸散发的时空演变格局对于水资源规划与管理至关重要。本文基于GLEAM模型的蒸散发及其组分数据集,借助7个通量观测站数据、120个流域的流域水量平衡及PML_V2蒸散发产品,在中国九大流域系统评估了GLEAM-ET产品,分析了植被恢复背景下,蒸散发（ET）及其组分（植被蒸腾Ec,截留蒸发Ei,土壤蒸发Es）在1980—2020年的时空演变格局。本文主要得到以下结论：① GLEAM-ET产品在中国九大流域具有较好的适用性,其性能与气候类型有关,干旱区效果优于湿润区。此外,GLEAM与PML_V2模型在九大流域相关性较好（R>0.7）,分布格局与变化趋势整体保持一致。② 全国尺度上,ET均值为416.88 mm,增长速率为1.21 mm/a。Ec与ET均呈自东南向西北递减的分布格局,而Es与其相反。Ec、ET在九大流域均呈显著增加趋势（p<0.001）。Ei、Es在季风区流域分别呈显著增加和显著减小趋势;在内陆区流域呈不显著减小（p>0.05）和显著增加趋势。③在植被恢复背景下,ET组分比例发生了变化。Ec占比变化存在南北差异,南方流域Ec占比均减小,北方流域均增加。Ei占比在各流域均增加,Es占比均减小。黄河流域ET组分对植被恢复的响应最为明显,Ec占比增加了5.21%,Es占比减小了5.56%。     

不同DEM数据源的艾比湖流域仿真水系对比

针对干旱半干旱地区内陆河流域在仿真水系模拟方面研究较少和数据适用性的问题,该文提出利用SRTM3-DEM和ASTER-GDEM两种数据源对艾比湖流域进行仿真水系模拟和精度对比的研究。采用ArcGIS Hydrology模型分别对两种DEM进行水系模拟,通过多次设置参数和阈值,实现了不同水平分辨率和不同阈值河网水系的对比分析;然后利用Google Map河流数据和实测水系数据进行精度验证,同时采用"套河差"算法研究水系的差异。结果表明:SRTM3-DEM模拟的河网水系与实际水系更接近,吻合精度较高;DEM的坡度和水平分辨率对模拟水系的影响不大,但DEM的垂直精度对模拟水系的吻合精度起控制作用。本研究为艾比湖流域在水文方面的研究提供了一定的参照和依据。     

北运河流域（北京段）表层土壤多环芳烃空间分布特征及来源解析

土壤中的多环芳烃（PAHs）会威胁人类健康和生态环境安全。为掌握北运河流域（北京段）土壤中PAHs的分布特征及其形成机制,采用克里格插值、主成分分析-多元线性回归等多元统计方法,结合同分异构体比值法对该区域表层土壤中16种优控PAHs的质量分数、分布趋势、空间分布特征及其污染来源进行了研究。结果表明：（1）研究区216件土壤样品中16种PAHs均被检出,且主要为高环PAHs(4～6环),总PAHs的质量分数范围在10.5～19 466.5μg/kg,受污染土壤样品占29.63%;(2)表层土壤中的PAHs在东西及南北方向上均呈现出中部高、两端低的趋势,在空间分布上总体表现为北部区域及中部城区含量较高、其他地区相对较低的特征,且由于人为活动影响导致个别点位PAHs富集,存在点源污染或局部污染;（3）PAHs同分异构体比值法及主成分分析法研究表明,研究区内PAHs的来源为以煤/生物质燃烧及交通燃烧为主、石油泄漏等石油化工源为辅的混合源,多元线性回归方法分析后得到2者的贡献率分别为89%和11%。研究结果可为研究区的污染防控、土地质量评价和国土空间规划等工作提供有力支撑。     

基于流域单元的地质灾害易发性评价——以西藏昌都市为例

作为在山地地区易发的自然灾种,地质灾害每年都给中国造成严重的经济损失。为揭示阐明典型高山峡谷区地质灾害易发性影响因素,文章以昌都市为研究区例,基于区内孕灾环境的差异,对其进行流域划分,同时选取海拔、坡度、地形起伏度等10个指标构建地质灾害易发性评价指标体系,基于随机森林模型对各流域地质灾害易发性空间分布进行研究。结果表明：（1）昌都市地质灾害类型主要以小型灾害为主,大型灾害分布相对较少但危害巨大,险情等级较高,同时,区域内地质灾害的空间分布具有沿河流与道路呈条带状分布的特征;（2）总体来看,各流域地质灾害的影响因素大致相同,但仍具有一定的差异性,金沙江流域受海拔与道路影响较为突出,澜沧江流域受居民点密度影响较为突出,而怒江流域受道路因素影响较为突出;（3）各流域地质灾害易发性空间分布存在差异,金沙江流域低易发面积占比最大,澜沧江与怒江流域均为中易发面积占比最大;三大流域均以高易发所占比最小,但在全流域内均有分布,且主要分布于人类活动较为强烈、岩性较软等区域。