科學認識流域土地利用變化及其特征可以為流域水文變化、水環境變化、氣候變化等研究提供基礎。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數據為基礎,利用gis信息技術與空間分析技術,得到不同時期伊洛河流域土地利用/覆被特征,選取土地利用變化率指數、土地利用綜合指數和土地利用動態度模型3個指標,分析了近40a來研究區的土地利用/覆被變化特征。結果表明,伊洛河流域土地利用以耕地為主,其次為林地。研究區土地利用處于發展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮化面積的逐年增加,流域耕地面積從1990年以后逐年減少,城鎮工礦居民用地不斷增加,其他如林地、草地和未利用面積變化基本保持不變。從不同的發展階段來看,1970—1990年間,土地利用/覆被變化不太顯著;1990—2000年流域土地利用變化以城鎮工礦居民用地增加為主要特征;2000—2005年流域土地利用變化以耕地減少為主要特征;2005—2010年土地利用變化程度較2000—2005年有減緩趨勢,但仍然呈現耕地減少、城鎮工礦居民用地增加的特征。從不同的高程帶來看,洼地和丘陵地帶土地變化較劇烈,變化的主要特征為耕地減少、城鎮工礦居民用地增加,而中山和高山地帶,因為人類活動影響較小,土地利用情況變化很小。

介紹了土地利用/覆被變化的主要形式,分析了土地利用/覆被變化對河流的水文情勢、水質、泥沙、河流生態系統的結構、功能和生物多樣性的影響,為生態保護提供技術指導。

利用遙感圖像、1980年和2000年landsattm影像數據,用分類統計方法、分段比重百分比指標法分析渭河流域土地利用及覆被變化空間分布和轉移情況。以清源河小流域為研究實例,用分類水文模型對其進行了模擬。結果表明,黃土高原土地利用及覆被變化對流域年徑流有顯著影響,即:對徑流的影響表現為季節性特征明顯;對暴雨形成的洪水過程有延時效應。

為定量分析內陸河干旱區流域土地利用/覆被變化過程和流域水文循環二者的響應關系,選擇新疆開都河流域為研究區,設置了多種土地利用/土地覆被的變化情景,并通過swat模型對流域地表徑流進行了模擬,結果表明校準期模型的相對誤差、納什效率系數、線性擬合系數分別為-20.13%、0.78、0.82,驗證期分別為-18.94%、0.81、0.85,均達到了建立模型所需的標準,模擬結果可信。假定氣候條件不變,設定不同土地利用/覆被變化情景進行模擬,結果表明:(1)當流域草地及林地退化為裸地或人工表面時,開都河流域月均流量變化最大,且豐水期流量增大,枯水期流量減小,其中6月流量增大39.55%,10月減小55.35%；(2)當流域林地退化為草地時,流域月均流量整體變化不大,其中4月增加最多,增加1.46%,12月流量減小最多,減小1.05%；(3)當流域裸地及人工表面逐步恢復為草地與林地時,流域月均流量大多減小,其中2月減小最多,為8.00%,10月流量增大最多,為1.01%。

[目的]研究我國東南沿海小流域土地利用/覆被變化的水文效應,為該區水土資源合理配置和可持續發展提供科學依據。[方法]以東南沿海福建省晉江山美水庫集水區為例,運用swat水文模型。[結果](1)研究區土地利用變化表現為林地轉向園地和建設用地、耕地轉向建設用地的特征。(2)固定其他條件,將構建的模型2006年土地利用數據替換為1995年,對比分析發現2000—2010年全流域和典型子流域的年徑流深增加,洪水期平均徑流增加,枯水期徑流基本減少。(3)從全流域空間角度看,徑流量均增大,特別是研究區西部地區和東南部地區;同時徑流量變率增大,穩性減小。(4)園地、林地、建設用地和水田是驅動區內水文變化的主要因子。[結論]研究區土地利用與覆被變化導致\"洪水量更大,枯水量更小\"的徑流變化趨勢。河川徑流的變化受各地類變化的組合疊加效應影響,這種疊加效應還須進一步研究。

土地利用/土地覆被變化改變了地表生態系統組成結構,影響著生態系統功能,威脅著區域生態安全。本文以遼河流域的渾河-太子河流域為研究區,探討了流域空間尺度上的lucc特征及其所帶來的生態效應。研究表明,不同的生態指標對lucc的響應程度略有不同:(1)從景觀生態格局角度看,反映生態系統斑塊形狀特征的景觀指數對lucc的響應較弱,而對生態系統斑塊之間關系的景觀指數對lucc的響應較強。2007年與1992年相比,shdi呈現出變大的趨勢,分別反映出各生態類斑塊呈均衡化狀態變好。contag呈現出變小的趨勢,反映出優勢生態景觀類型的破碎化程度有所增加。(2)從生態功能效應角度看,2007年與1992年相比,lucc使得植被覆蓋度、水土保持能力等單因子生態功能效應指標呈現出變好的特征;綜合考慮生態系統供給、調節、文化與支持功能的綜合生態功能效應呈現出持平的特征。

以洮河流域為研究區，基于swat模型模擬，從多年平均徑流、典型年徑流和徑流波動性等3方面探討土地利用變化對河川徑流過程的影響．結果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用變化背景下，上游甘南片區徑流量減少、下游黃土片區徑流量增加；土地利用變化對上游枯水年徑流和下游豐、平水年影響較大；對洮河上游甘南片區徑流波動有微弱抑制，使洮河下游黃土片區的徑流波動有一定的增強．

以洮河流域為研究區，基于swat模型模擬，從多年平均徑流、典型年徑流和徑流波動性等3方面探討土地利用變化對河川徑流過程的影響．結果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用變化背景下，上游甘南片區徑流量減少、下游黃土片區徑流量增加；土地利用變化對上游枯水年徑流和下游豐、平水年影響較大；對洮河上游甘南片區徑流波動有微弱抑制，使洮河下游黃土片區的徑流波動有一定的增強．

基于土地利用空間分析指標和圖譜方法,利用五期土地利用數據,結合gis和rs技術,得出南四湖流域1990?2010年土地利用/覆被變化的時空特征:(1)1990?2010年南四湖流域土地利用方式以耕地、城鄉建設用地和水域為主,流域土地利用類型的分布與流域內地形密切相關。(2)近20年流域綜合土地利用動態度為0.39%,總體變化速度較緩慢。其中,南四湖流域未利用地的減少速度最快,是該流域土地利用變化最獨特的特征。(3)流域內各土地類型存在著不同程度的相互轉換,城鄉建設用地占用耕地是各階段土地利用類型轉換的主要特點,集中分布在流域內的各個縣域；82.39%的未利用地在1990?1995年轉化為人工水域,主要分布在南四湖濕地自然保護區；耕地與林地和草地之間的相互轉換主要發生在流域東部的多山地丘陵地帶。

針對干旱區跨境河流域土地利用/覆被變化(lucc)研究薄弱、無法滿足環境變化評價的問題,選擇西天山跨越吉爾吉斯斯坦國和中國的阿克蘇河流域為研究區,在遙感和gis的支持下,獲取了近50a阿克蘇河流域土地利用/覆被數據,并利用數理統計模型,對該流域lucc的過程、趨勢及土地利用程度變化進行系統分析.結果表明:阿克蘇河流域土地變化從前期(1960-1990年)的準平衡狀態轉變為后期(1990-2008年)的不平衡狀態,土地類型也呈現出從雙向轉換向單向轉換過渡,且不同類型差異較大;流域后期lucc的速度是前期的2.1倍,其中耕地和建設用地增加最快而沼澤地和鹽堿地減少最快,草地變化速度最小.流域土地利用處于發展時期,且流域下游綠洲區域土地利用程度綜合指數及其變化較大.政策調整、人類活動增強、氣候變化以及徑流變化是lucc的主要驅動因子.

以涪江橋流域為研究區域,采用swat模型模擬流域水文過程,將相同水文氣象條件下1985和1995年2個時期土地利用情景的swat模型模擬結果與土地利用空間轉化圖相結合,分析土地利用變化引起的水文要素變化及其可檢測性問題。結果表明:1985—1995年間涪江橋流域發生較為劇烈的土地利用變化,但并未檢測到足夠顯著的水文要素變化；不同土地利用類型水文效應的相似性、不同土地利用類型水文效應差異性以及統計中和效應和統計均化效應是導致土地利用變化引起的水文要素變化難以檢測的主要原因。在此基礎上,提出了水文動態響應度指標,來消除統計中和效應。該指標可以在一定程度上幫助研究者了解研究區特定水文要素變化的相對劇烈程度。研究結果可為土地利用總體規劃和流域水資源保護與合理配置提供參考。

以涪江橋流域為研究區域,采用swat模型模擬流域水文過程,將相同水文氣象條件下1985和1995年2個時期土地利用情景的swat模型模擬結果與土地利用空間轉化圖相結合,分析土地利用變化引起的水文要素變化及其可檢測性問題.結果表明:1985—1995年間涪江橋流域發生較為劇烈的土地利用變化,但并未檢測到足夠顯著的水文要素變化;不同土地利用類型水文效應的相似性、不同土地利用類型水文效應差異性以及統計中和效應和統計均化效應是導致土地利用變化引起的水文要素變化難以檢測的主要原因.在此基礎上,提出了水文動態響應度指標,來消除統計中和效應.該指標可以在一定程度上幫助研究者了解研究區特定水文要素變化的相對劇烈程度.研究結果可為土地利用總體規劃和流域水資源保護與合理配置提供參考.

土地利用及其覆被變化與區域生態環境息息相關,分析研究lucc對區域水環境的影響,對調整和改善當前土地利用現狀具有重要指導意義。本文通過闡述lucc對區域水環境的影響機理,分析不同土地利用現狀對水環境的影響,并對現階段區域水環境的研究方法,水文模型和研究成果等方面進行總結,論述lucc對區域水文水資源影響的研究進展。

以沂河流域為例,在arcgis10.2中解譯沂河流域2005年和2015年遙感影像,得到兩期土地利用數據.并分析了2005-2015年沂河流域土地利用及其變化情況,以costanza生態服務價值計算方法為參考,分析了沂河流域生態服務價值變化情況.結果表明:研究區耕地面積顯著減少,但生態服務總價值卻從2005年的2338964萬元上升到2015年的2427039萬元,上升了約3.77％,這主要是由于林地面積的增加帶來的較高的生態服務價值.

為了實現土地的可持續利用和生態的可持續維護,以藉河流域5期土地利用數據和構建生態系統服務評價模型為基礎,運用馬爾科夫模型對藉河流域的土地利用及生態服務價值變化進行評估,結果表明:研究時段內坡耕地、梯田、林地和草地的總面積占流域面積的90%以上,坡耕地面積逐期減少,梯田和林地面積增加;1975—2030年流域總的生態服務價值呈增加趨勢,草地和林地占總價值比例達到70%以上;預測2020年和2030年流域的生態服務價值分別增加到5.499億元和5.633億元,1975—2030年間單項生態服務價值中土壤形成與保持、維持生物多樣性、氣候調節和氣體調節4項占總價值的60%左右。

應用l-thia（long-termhydrologicimpactassessment）模型，模擬吉林省石頭口門水庫流域1986年至2000年的非點源污染負荷，定量評價土地利用／覆被變化對非點源污染負荷的影響。研究結果表明：1）1986-2000年期間，研究區土地利用／覆被變化的主要特點為：水田和旱田增加，草地和裸地減少；土地利用／覆被變化對非點源污染負荷的影響非常顯著；2）1986年、1995年、2000年三個時段內研究區各非點源污染負荷呈現先增加后減少的趨勢，泥沙和總氮的變化幅度較大，總磷的變化幅度相對較小；整個研究時段內表現為總磷的變化幅度大于泥沙和總氮；3）農田、林地、居民地的變化對非點源污染負荷影響明顯，屬于非點源污染的敏感區，其面積的較小變化均可引起污染負荷的較大變動；4）林地和草地轉化為農田導致各非點源污染物負荷均增加，其中草地轉化為農田的區域較小（5km^2），但導致總磷污染增加了255．52kg；農田變為居民地和林地導致污染負荷減少，林地轉化為草地使得泥沙、總磷污染增加，總氮污染減少。

土地利用/覆被是水文過程模擬的關鍵參數,影響截留、入滲、蒸散發和地下水補給等過程,最終影響河道徑流量.[目的]更好地了解不同精度的土地利用/覆被數據對水文過程模擬的影響.[方法]將黑河上游祁連山區3種具有不同分辨率、不同分類精度的土地利用/覆被數據(nlulc,nlulc-1km以及miclulc)分別輸入swat水文模型中模擬黑河上游出山徑流量,分析了模型率定前和率定后的模擬效果.[結果]將空間分辨率更高、土地利用/覆被分類較少的土地利用/覆被數據輸入swat模型,能夠減少模型校準的復雜度和工作量;模型校準后,分類程度越詳細的土地利用/覆被數據對應的swat模型徑流模擬效果越差;水文模型的校準過程會導致土地利用/覆被數據的空間分辨率對徑流模擬的影響變小.[結論]在利用swat模型進行徑流模擬時,輸入分辨率高且分類較少的土地利用/覆被數據能夠使模型模擬效果更好.

土地利用/覆被是水文過程模擬的關鍵參數,影響截留、入滲、蒸散發和地下水補給等過程,最終影響河道徑流量。【目的】更好地了解不同精度的土地利用/覆被數據對水文過程模擬的影響。【方法】將黑河上游祁連山區3種具有不同分辨率、不同分類精度的土地利用/覆被數據（nlulc,nlulc-1km以及miclulc）分別輸入swat水文模型中模擬黑河上游出山徑流量,分析了模型率定前和率定后的模擬效果。【結果】將空間分辨率更高、土地利用/覆被分類較少的土地利用/覆被數據輸入swat模型,能夠減少模型校準的復雜度和工作量;模型校準后,分類程度越詳細的土地利用/覆被數據對應的swat模型徑流模擬效果越差;水文模型的校準過程會導致土地利用/覆被數據的空間分辨率對徑流模擬的影響變小。【結論】在利用swat模型進行徑流模擬時,輸入分辨率高且分類較少的土地利用/覆被數據能夠使模型模擬效果更好。

以欽江流域為研究對象,在gis軟件的支持下,構建研究區swat分布式水文模型,以徑流和泥沙實測數據對模型進行校準和驗證,結果顯示相關系數r2高于0.9,nash-sutcliffe系數高于0.8,模型模擬精度較高。在固定天氣因子等不變的情況下,基于1990、2008年兩期土地利用數據,模擬研究區1968—2008年徑流產沙過程,并分析土地利用/覆被變化對水文效應的影響,結果表明:1990—2008年土地利用變化主要表現為林地、水田面積減少,旱地、草地、水域和建設用地面積增加;與1990年土地利用情景相比,2008年土地利用情景下徑流和輸沙總量均增加,土地利用變化對產流影響較小,對產沙影響較顯著;由土地利用變化引起的月均徑流產沙變化量為汛期增幅大于非汛期;土地利用變化對枯水年徑流產沙過程影響最大,平水年次之,豐水年影響最小。

以黃河三角洲為研究區,基于1986年6月5日和2009年6月4日的landsattm影像進行土地利用/覆被分類及變化特征研究,同時,基于sebal模型估算區域蒸發蒸騰量,進而分析濕地蒸發蒸騰的數量特征、空間格局特征及其對土地利用/覆被變化的響應特征。結果表明:23年間,58.74%的區域土地利用/覆蓋類型發生了變化,未利用地大幅減少,水體和建設用地大幅增加,顯著的土地墾殖與耕地荒廢則同時存在;蒸發蒸騰強度大小按土地利用/覆被類型排序依次為水體>灘涂>葦地>林草地>耕地>建設用地>未利用地,研究區未利用土地變為水體和耕地是導致區域蒸發蒸騰整體提高的主導原因,而耕地流失則是導致區域蒸發蒸騰整體下降的主要原因,但23年間實際變化以前一種情形占優勢,因而區域蒸發蒸騰總體呈現為增加趨勢。研究結果對區域土地利用規劃和水資源管理有重要的理論和實踐指導意義。

以1991年、1998年和2006年3期遙感影像數據為基礎,采用土地利用轉移矩陣、動態度、利用度和生態環境效益指數模型,研究了漓江流域1991年以來的土地利用變化及其對生態環境效益的影響。結果表明,漓江流域土地利用/覆被于1991～2006年間發生了較大變化,變化的總體趨勢為林地、耕地、草地和水域面積減少,并轉化為園地、未利用地和建設用地;1991年以來,漓江流域未利用地、建設用地和園地的正向變化速度較大,而林地和草地的負向變化速度較大。漓江流域土地利用綜合變化速率呈現增加趨勢;土地利用度變化呈現波動特征;漓江流域土地利用/覆被變化的主要人文驅動力為經濟因素、政策因素等方面;1991～2006年間土地利用變化降低了漓江流域的生態環境效益,林地向園地的轉化及耕地向建設用地的轉化是區域生態環境效益下降的主要原因。

為研究海河流域徑流對土地利用變化的響應,以阜平流域、匡門口流域和界河鋪流域為研究區,利用1970—2011年的水文氣象資料,分析了不同土地利用的時空轉移特征,然后結合swat(soilandwaterassessmenttool)模型,設置4種土地利用情景,評價了土地利用變化對徑流的影響。結果表明:模型能夠較好地模擬全年及汛期月流量過程;多年徑流量呈下降趨勢,20世紀80年代到90年代中期呈波動性變化;不同的土地利用類型在時空上的轉化呈現可逆性,主要是林地增加,草地減少,耕地略有增加;林地的增加和草地的減少會降低汛期徑流量以及最大月徑流量;汛期徑流系數隨著林地面積的增加而減小。合理地規劃土地利用格局,對控制流域水文事件具有重要意義。