利用不同時相的遙感影像解譯成果數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)軟件支持下,分析鄱陽湖流域土地利用時空格局、土地利用類型的變化趨勢及其變化速率等。研究結(jié)果表明,自1985-2010年近25年來,鄱陽湖流域的主要土地利用類型為林地和耕地;研究期內(nèi),工礦居民點用地、林地和水域面積增加,而耕地、草地和未利用地面積減少;工礦居民點用地增加來源主要為耕地,林地來源主要為耕地,水域來源主要為未利用地;從土地利用穩(wěn)定性來看,工礦居民點用地相對不穩(wěn)定,從流域分析來看,鄱陽湖區(qū)的土地利用相對最不穩(wěn)定。

科學(xué)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(huán)境變化、氣候變化等研究提供基礎(chǔ)。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis信息技術(shù)與空間分析技術(shù),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(shù)、土地利用綜合指數(shù)和土地利用動態(tài)度模型3個指標,分析了近40a來研究區(qū)的土地利用/覆被變化特征。結(jié)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(qū)土地利用處于發(fā)展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮(zhèn)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(zhèn)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(fā)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(zhèn)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(xiàn)耕地減少、城鎮(zhèn)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(zhèn)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。

[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(yīng),為該區(qū)水土資源合理配置和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。[方法]以東南沿海福建省晉江山美水庫集水區(qū)為例,運用swat水文模型。[結(jié)果](1)研究區(qū)土地利用變化表現(xiàn)為林地轉(zhuǎn)向園地和建設(shè)用地、耕地轉(zhuǎn)向建設(shè)用地的特征。(2)固定其他條件,將構(gòu)建的模型2006年土地利用數(shù)據(jù)替換為1995年,對比分析發(fā)現(xiàn)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(qū)西部地區(qū)和東南部地區(qū);同時徑流量變率增大,穩(wěn)性減小。(4)園地、林地、建設(shè)用地和水田是驅(qū)動區(qū)內(nèi)水文變化的主要因子。[結(jié)論]研究區(qū)土地利用與覆被變化導(dǎo)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(yīng)影響,這種疊加效應(yīng)還須進一步研究。

基于landsat遙感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被變化信息,并結(jié)合1986~2014年流域氣候變化情況,發(fā)現(xiàn)大凌河流域土地利用變化對流域氣候變化具有負面影響。研究表明:(1)近30a大凌河流域土地利用/覆被變化情況表現(xiàn)為:建設(shè)用地和農(nóng)林用地的大幅度擴張,面積分別增加了322.30km2和1504.94km2,并伴隨著水域和旱地及其他未利用地面積的顯著減少,面積分別減少了102.42km2和1724.61km2;(2)大凌河流域近30a來土地利用變化導(dǎo)致流域平均年降水量、平均相對濕度及平均風(fēng)速小幅度下降,分別減少了14.94mm、0.2%和0.04m/s,平均氣溫緩慢上升,增長了0.1℃;(3)退耕還林還草及成立凌河保護區(qū)等工作能提高流域植被覆蓋面積、使流域水域面積得以回升,從而可以緩解城市熱島效應(yīng)帶來的溫度升高,提高流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

以欽江流域為研究對象,在gis軟件的支持下,構(gòu)建研究區(qū)swat分布式水文模型,以徑流和泥沙實測數(shù)據(jù)對模型進行校準和驗證,結(jié)果顯示相關(guān)系數(shù)r2高于0.9,nash-sutcliffe系數(shù)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(shù)據(jù),模擬研究區(qū)1968—2008年徑流產(chǎn)沙過程,并分析土地利用/覆被變化對水文效應(yīng)的影響,結(jié)果表明:1990—2008年土地利用變化主要表現(xiàn)為林地、水田面積減少,旱地、草地、水域和建設(shè)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(chǎn)流影響較小,對產(chǎn)沙影響較顯著;由土地利用變化引起的月均徑流產(chǎn)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(chǎn)沙過程影響最大,平水年次之,豐水年影響最小。

利用遙感圖像、1980年和2000年landsattm影像數(shù)據(jù),用分類統(tǒng)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(zhuǎn)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(jié)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(xiàn)為季節(jié)性特征明顯;對暴雨形成的洪水過程有延時效應(yīng)。

隨著鄱陽湖流域開發(fā)進程加快,土地利用類型勢必發(fā)生轉(zhuǎn)移,從而對鄱陽湖流域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。為了能反映鄱陽湖流域由于土地利用變化對土壤侵蝕的影響效應(yīng),本文通過采用3s技術(shù)手段,獲取鄱陽湖流域土地利用空間數(shù)據(jù)與土壤侵蝕數(shù)據(jù),引入土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣指數(shù)和土壤侵蝕強度指數(shù),對鄱陽湖流域土地利用變化和土壤侵蝕效應(yīng)空間關(guān)系進行定量分析。結(jié)果表明:①1985年～2000年間,影響鄱陽湖流域土壤侵蝕強度變化的土地類型主要集中在農(nóng)田、林地和草地,而水域、工礦居民用地與未利用地三種土地類型對土壤侵蝕強度變化總體變化不大;②加重土壤侵蝕強度的主要是林地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田、林地轉(zhuǎn)化為草地、草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田;而土地利用類型農(nóng)田轉(zhuǎn)化為林地、林地內(nèi)部之間的轉(zhuǎn)化減輕了侵蝕強度。土地利用類型和土壤侵蝕強度之間的定量研究結(jié)果反映了土壤侵蝕效應(yīng)的變化,與鄱陽湖流域的水土流失現(xiàn)實情況一致。

為定量分析內(nèi)陸河干旱區(qū)流域土地利用/覆被變化過程和流域水文循環(huán)二者的響應(yīng)關(guān)系,選擇新疆開都河流域為研究區(qū),設(shè)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(jié)果表明校準期模型的相對誤差、納什效率系數(shù)、線性擬合系數(shù)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(jié)果可信。假定氣候條件不變,設(shè)定不同土地利用/覆被變化情景進行模擬,結(jié)果表明:(1)當(dāng)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(dāng)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(dāng)流域裸地及人工表面逐步恢復(fù)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%。

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(zhì)、泥沙、河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生物多樣性的影響,為生態(tài)保護提供技術(shù)指導(dǎo)。

遙感和gis技術(shù)被用于檢測白家灣河流域土地利用/覆被變化,并評估土地利用/覆被變化對白家灣河流域地表溫度的影響。不同時期的landsattm和etm+影像被用于確定土地利用/覆被變化格局,并對礦點增長及相關(guān)的植被覆蓋減少情況進行量化。采用landsat數(shù)據(jù)的熱紅外波段進行地表溫度的反演。結(jié)果表明:(1)小流域內(nèi)不同土地利用/覆被類型上地表溫度具有差異;(2)由于不同時期不同人為干擾造成的影響不同,不同時期土地利用/覆被類型間的地表溫度差異不同。(3)在整個研究區(qū)域內(nèi),平均地表溫度和ndvi之間呈負相關(guān)關(guān)系,各種土地利用/覆被類型上的平均地表溫度和ndvi都呈現(xiàn)負相關(guān)性,但一些土地利用/覆被類型與ndvi的相關(guān)性高于平均水平。(4)植被覆蓋情況越好,對穩(wěn)定地表溫度所起的作用越大。

土地利用/覆被變化是導(dǎo)致流域水資源發(fā)生變化的重要原因.以中國西北地區(qū)的洮河流域為研究區(qū),構(gòu)建適宜于洮河流域的分布式水文模型(swat),在綜合考慮流域1985-2000年間土地利用/覆被變化特征的基礎(chǔ)上建立多種土地利用/覆被情景,并對不同情景下的水文過程進行模擬,得到以下結(jié)論:(1)經(jīng)校準后的swat模型,其驗證期的相關(guān)系數(shù)r~2、相對誤差r_e和效率系數(shù)e_(ns)分別為0.83、-8%和0.68,說明swat模型在洮河流域徑流量模擬中具有較高的適用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用類型.林地的壤中流、土壤濕度和產(chǎn)水量最大,耕地的地表徑流和蒸散量最大.與1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表徑流增加了1.72%,地下徑流和產(chǎn)水量降低了0.8%和0.4%;耕地擴張和城鎮(zhèn)建設(shè)用地情景下流域地表徑流明顯增加,生態(tài)恢復(fù)情景下流域地表徑流和產(chǎn)水量均有所降低.(3)從月徑流量來看,林草地可以減小最大與最小流量的變幅,而耕地的作用正好相反.與1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表徑流增加1.67%,地下徑流減少0.83%,產(chǎn)水量減少0.36%;非汛期地表徑流增加1.86%,地下徑流減少0.63%,產(chǎn)水量減少0.46%.說明林草地減少對非汛期的影響更大.

以大通河流域為研究區(qū)域,利用1985年和2005年土地利用數(shù)據(jù),結(jié)合swat分布式水文模型定量評估了流域土地利用/覆被變化的水文效應(yīng).結(jié)果表明:1985-2005年大通河流域的土地利用變化主要表現(xiàn)為草地向耕地、居工地轉(zhuǎn)變,草地所占比例由46.7％驟降至20.9％,而耕地面積由1985年的1065.8km2增加到2005年的3243km2;相較于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模擬的多年平均徑流增加了1.92×108m3,由于上中下游主要的土地利用/覆被變化不同,導(dǎo)致流域徑流變化增加程度由西北至東南逐漸增大;大通河流域年徑流的增加主要表現(xiàn)為汛期徑流增加,訊期月平均徑流增幅達到了0.40×108m3·mon-1;非汛期徑流則呈不明顯減小趨勢,平均降幅為0.024×108m3·mon-1.合理規(guī)劃大通河流域土地利用方式,提高水源區(qū)涵養(yǎng)能力,對流域水資源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.

以1991年、1998年和2006年3期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、動態(tài)度、利用度和生態(tài)環(huán)境效益指數(shù)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(tài)環(huán)境效益的影響。結(jié)果表明,漓江流域土地利用/覆被于1991～2006年間發(fā)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(zhuǎn)化為園地、未利用地和建設(shè)用地;1991年以來,漓江流域未利用地、建設(shè)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(xiàn)增加趨勢;土地利用度變化呈現(xiàn)波動特征;漓江流域土地利用/覆被變化的主要人文驅(qū)動力為經(jīng)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(tài)環(huán)境效益,林地向園地的轉(zhuǎn)化及耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化是區(qū)域生態(tài)環(huán)境效益下降的主要原因。

應(yīng)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(jié)果表明：1）1986-2000年期間，研究區(qū)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(nèi)研究區(qū)各非點源污染負荷呈現(xiàn)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(nèi)表現(xiàn)為總磷的變化幅度大于泥沙和總氮；3）農(nóng)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(qū)，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(zhuǎn)化為農(nóng)田導(dǎo)致各非點源污染物負荷均增加，其中草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田的區(qū)域較小（5km^2），但導(dǎo)致總磷污染增加了255．52kg；農(nóng)田變?yōu)榫用竦睾土值貙?dǎo)致污染負荷減少，林地轉(zhuǎn)化為草地使得泥沙、總磷污染增加，總氮污染減少。

洪湖流域是著名的魚米之鄉(xiāng),長期遭受洪澇漬害威脅,也是我國血吸蟲病流行最嚴重地區(qū),搞清該地區(qū)洪澇的致災(zāi)因子很有必要。利用歷史上兩個典型相似的暴雨強降水過程氣象數(shù)據(jù)、土地利用資料,采用暴雨洪澇淹沒模型模擬計算,以及實際洪澇災(zāi)情資料進行對比分析。結(jié)果表明,洪湖流域水域面積從1995年的11.70%上升至2010年的14.95%,增加的水域面積主要為水產(chǎn)養(yǎng)殖面積；水產(chǎn)養(yǎng)殖導(dǎo)致對洪水承載能力下降,魚塘面積的大量增加對洪澇災(zāi)害確有放大作用,加劇洪澇災(zāi)害；真正落實國家\"退田還湖\"政策,對于保護濕地生態(tài)環(huán)境十分重要。

針對干旱區(qū)跨境河流域土地利用/覆被變化(lucc)研究薄弱、無法滿足環(huán)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(qū),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(shù)據(jù),并利用數(shù)理統(tǒng)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(tǒng)分析.結(jié)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(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃?1990-2008年)的不平衡狀態(tài),土地類型也呈現(xiàn)出從雙向轉(zhuǎn)換向單向轉(zhuǎn)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(shè)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(fā)展時期,且流域下游綠洲區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)及其變化較大.政策調(diào)整、人類活動增強、氣候變化以及徑流變化是lucc的主要驅(qū)動因子.

以鄱陽湖區(qū)為研究對象,在遙感與地理信息系統(tǒng)、土地利用變化指數(shù)計算模型、相關(guān)分析法等技術(shù)與方法的支持下,通過土地利用變化指數(shù)分析鄱陽湖區(qū)土地利用變化特征。結(jié)果表明:草地與耕地的單一土地利用動態(tài)度最大,每年約有0.6%的草地景觀發(fā)生了變化,約有0.3%的耕地景觀發(fā)生了變化;水體與未利用地景觀的穩(wěn)定性最好,每年發(fā)生變化的僅有0.05%左右。就綜合土地利用動態(tài)度而言,南昌縣為最高,每年有近4.9%的土地利用景觀類型發(fā)生了變化;進賢縣為最小,每年只有約0.046%的土地利用景觀類型發(fā)生了變化。土地綜合動態(tài)與國內(nèi)生產(chǎn)總值和財政總收入有較好的相關(guān)性,由于受到退耕還林、退田還湖等土地政策的影響,鄱陽湖區(qū)的土地利用程度綜合指數(shù)2004年較1992年略有下降。

土地利用覆蓋變化是當(dāng)前國際地學(xué)研究的熱點之一,通過大量的數(shù)據(jù)收集,利用灰色系統(tǒng)理論將洞庭湖各流域土地利用/覆蓋對其水土流失的影響進行了聚類分析和關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明:1、耕地、荒山地、林地為洞庭湖流域水土流失影響的第一類因素,影響最大;非農(nóng)業(yè)用地、草地為洞庭湖流域水土流失影響的第二類因素,影響居中;灘涂用地、園地、水域為洞庭湖流域水土流失影響的第三類因素,影響最小。2、各種土地利用類型對洞庭湖流域水土流失影響的排序為耕地、荒山地、林地、草地、非農(nóng)業(yè)用地、園地、水域、灘涂用地。論文旨在為洞庭湖流域水土流失及洞庭湖的治理提供科學(xué)依據(jù)。

綜述土地利用/覆被變化(lucc)對區(qū)域氣候影響研究進展,并對其研究熱點進行分析。lucc對區(qū)域氣候各因素影響的研究仍然存在較多分歧,如lucc對溫度的作用是增是減,影響程度有多大,對降水有無影響以及降水的增減,今后需要更加深入的研究。

基流是干旱區(qū)最重要的枯季水文特征之一,在維持河川徑流和維護流域生態(tài)安全等方面具有重要意義。基于寧夏清水河流域上游1980年、1995年、2000年、2013年四期土地利用數(shù)據(jù)及原州水文站1984—2014年日徑流資料,采用枯季徑流分割法進行了基流分割,分析了流域基流、基流指數(shù)與景觀格局指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系,研究了流域景觀格局變化對基流的作用。結(jié)果表明:(1)30年中,草地是清水河上游的主導(dǎo)性景觀類型。流域景觀多樣性隨時間的推移逐漸增加,整體向好;(2)1984—2014年,清水河上游徑流量呈顯著減少趨勢(p<0.01),基流量呈極顯著減少趨勢(p<0.001);(3)景觀格局指數(shù)與基流量的關(guān)系較徑流量密切,基流量與面積加權(quán)平均形狀指數(shù)(shapeam)、斑塊結(jié)合度(cohesion)、最大斑塊指數(shù)(lpi)、斑塊豐富度密度(prd)、周長—面積分維數(shù)(pafrac)這5個指標的相關(guān)性較高,其中與shape_am,cohesion,lpi呈顯著正相關(guān),與prd,pafrac呈顯著負相關(guān)。研究結(jié)果可為清水河上游流域生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

以洮河流域為研究區(qū)，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(jié)果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用變化背景下，上游甘南片區(qū)徑流量減少、下游黃土片區(qū)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(qū)徑流波動有微弱抑制，使洮河下游黃土片區(qū)的徑流波動有一定的增強．

為了實現(xiàn)土地的可持續(xù)利用和生態(tài)的可持續(xù)維護,以藉河流域5期土地利用數(shù)據(jù)和構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價模型為基礎(chǔ),運用馬爾科夫模型對藉河流域的土地利用及生態(tài)服務(wù)價值變化進行評估,結(jié)果表明:研究時段內(nèi)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(tài)服務(wù)價值呈增加趨勢,草地和林地占總價值比例達到70%以上;預(yù)測2020年和2030年流域的生態(tài)服務(wù)價值分別增加到5.499億元和5.633億元,1975—2030年間單項生態(tài)服務(wù)價值中土壤形成與保持、維持生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)4項占總價值的60%左右。