水资源约束下区域耕地资源开发利用研究

水资源是耕地开发利用的重要限制因素之一,科学合理的评判水资源状况对保障耕地尤其是水田的可持续利用具有重要的意义。为防止耕地资源过度开发利用,过度消耗水资源,利用2000-2014年水文气象数据及区域耕地利用数据,根据青龙山农场实际用水情况,利用水量平衡原理计算区域的适宜耕地规模。结果表明:2000-2014年,水旱地之间的转化较为剧烈,耕地利用类型由旱地逐步转化为以水田为主;在区域现有水利设施条件下,区域适宜耕地规模约为221.15～276.43 km~2,适宜水田规模约为177.58 km~2,实际耕地及水田规模均已超限,超出幅度为192.41～247.69 km~2,245.63 km~2,耕地超限主要来自水田。区域耕地规模的扩充应充分利用地表径流用水,区域周边过境水提高地表径流利用率。本研究可为区域农业可持续发展及耕地规模的研究提供参考。     

新疆南疆四地州生态服务价值约束下可持续经济规模问题研究

追求经济社会的高质量发展和优化供给侧结构已作为国家战略发展主要方向，探究经济社会如何在不损害生态系统的前提下满足人类发展需求并且维持可持续是人类社会必须面对和需要解决的问题。本文基于可持续经济规模与生态服务功能相互作用机理框架，借鉴脱钩理论，分析了新疆南疆四地州整体的生态服务效用ESV、生态服务压力指数S、生态服务产出能力指数P及可持续经济规模GDPc的变化情况。结果表明：新疆南疆四地州ESV呈现先增后减的变化特征，在2015年达到最大值，并于2020年开始回落；1990—2015年新疆南疆四地州经济发展对生态环境的制约影响较小，2015年后，经济发展对生态资源的负面影响逐渐显现；南疆四地州经济发展与生态环境在2000年前处于脱钩状态，2000—2015年在脱（复）钩起点上下波动，2020年复钩状态最显著；南疆四地州可持续经济规模GDPc呈先上升、后下降的变化特征，2015年开始超出可持续规模的现象越来越严重，经济社会与生态系统的矛盾也日益凸显。总体来看，经济的增长、人口的增加、产业效率的提高在推动经济社会发展的同时也意味着人类对生态系统更大程度的索取需求。南疆四地州脆弱的生态环境不能承受过快的经济发展，在考虑促进经济社会发展的同时应该意识到自然环境的脆弱性和破坏后的不可逆转性，否则经济社会的发展将会严重受到生态系统服务价值的制约。     

赣抚尾闾地区河湖水系连通格局研究

随着经济社会的发展和城市化进程的加快,我国河网水系结构变化明显,河湖水系连通性变差,给水生态环境、水资源利用乃至区域发展都带来了诸多问题。在总结以往水系连通实践的基础上,以鄱阳湖西南部的赣抚尾闾地区为例,开展了河湖水系连通格局研究,并提出了构建赣抚尾闾地区"三横四纵"水系连通总体格局。"三横四纵"水系连通格局能大幅提高河湖在区域水生态环境、水资源调配、水景观等方面的服务功能,实现区域水资源与经济社会布局空间均衡,为优化区域的功能定位与发展布局创造更好条件,促进水生态文明建设和经济社会快速发展。     

40年来长江经济带“三生”空间时空演化特征

科学认知区域长时间序列下的“三生”空间数量增减关系和空间格局演化过程是实现国土空间可持续开发利用的前提。采用土地利用动态度指数、地学信息图谱、重心模型和双变量空间自相关分析研究了1980—2020年长江经济带内“三生”空间数量变化和格局演化过程。结果表明：1980—2020年长江经济带国土空间类型以生产空间和生态空间为主,且不同国土空间类型数量变化差异明显。农业生产空间和生态空间分别减小39403km2和248km2;非农生产空间和生活空间分别增加14804km2和27271km2。1980—2020年长江经济带国土空间格局变化空间指向性和地区差异性显著。1980—2020年长江经济带不同国土空间类型互动增减关系差异显著且空间异质性明显。     

土地利用方式对平原-丘陵-湿地交融区水资源的影响

近年来三江平原的平原-丘陵-湿地交融区土地利用方式变化显著,造成地下水水位下降、水资源紧缺等问题,然而揭示该区土地利用方式变化对水资源影响的报道较少,且难于精准描述地表、地下、湿地和绿水等水资源量时空变化。本文联合基于格子波尔兹曼法的分布式TOPMODEL和湿地水流运动模型构建平原-丘陵-湿地交融区水文模型,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,分析了挠力河流域土地利用方式变化及其对水资源量影响。结果表明:根据耕地面积变化和动态度分布得1990—2013年间挠力河流域草地和林地面积变化不大,旱地面积轻微下降;挠力河流域中部与北部区域生产条件优越的未利用地和旱地转为水田;土地利用方式变化对水资源影响由强到弱的顺序为灌溉水田抽取地下水量、绿水储量、径流深、绿水流量、补给地下水量;水稻田不同生育期蒸发量不同,造成了挠力河流域5—6月期间绿水流量增加、绿水储量减少、径流深减少、补给地下水量增加和灌溉水田抽取地下水量增加等趋势,7—8月期间这一增加趋势逐渐减弱,8月后这一趋势结束;水田密集区域绿水流量大,绿水储量和径流深减少,而补给地下水量和灌溉水田抽取地下水量增加。     

寒地井灌水稻田区晒水池用地空间布局研究——以七星农场为例

晒水池用地优化布局是保证寒地井灌水田区高产稳产、实现耕地节约集约利用、推动土地整治技术创新的关键。以资源三号遥感卫星数据空间影像,全国第二次土地利用调查数据作为主数据源,提取黑龙江省农垦建三江分局七星农场晒水池用地数据,分析晒水池用地分布格局,旨在为寒地水田区晒水池用地布局提供参考。主要结论如下:(1)七星农场晒水池用地平均规模为2 146.98 m~2,平均最邻近距离为331.87 m,不同管理区晒水池用地平均最邻近距离与平均规模间存在着显著的正相关的线性相关关系;(2)七星农场晒水池用地最邻近指数为0.852 458,晒水池用地占水田面积比例越大,集聚分布特征越明显;所占比例越小,随机分布特征越明显;(3)晒水池用地面积占所服务水田面积的0.8%时,灌溉用水量和水温能够达到水田需水高峰期的要求。但布局晒水池用地过程中,并不只是按照水田需水高峰期来确定用地规模,同时还会利用灌溉渠道的长度及其增温作用。(4)晒水池用地空间布局的合理性主要受晒水池用地选址和晒水池用地规模两个方面的影响。晒水池用地必须处于水田独立灌溉小区的最高处,晒水池灌溉半径应控制在300 m以内;根据三江平原地下水的最高温度和最低温度,该地区晒水池用地规模占服务水田面积的比例范围应控制在0.74%~0.89%左右。     

山东省土地利用转型与生态服务功能交叉敏感性研究

针对土地集约利用后备资源分布不均衡、供需不匹配、生态环境恶化等问题，以山东省140个县（市）区为研究单元，利用2005、2010、2015年3期遥感监测数据，分析土地利用转型以及生态系统服务价值时空演变特征，并运用改进交叉敏感性系数模型探讨土地利用转型对生态服务价值的影响，并划定敏感性分区。研究表明：在研究期内，山东省土地利用结构转型较为明显，前期剧烈，后期趋缓，建设用地持续扩张，土地供需矛盾进一步加剧；2005—2015年地均生态系统服务价值区域差异较为明显，高值区出现在济宁市市中区和微山县，低值区集中在青岛市和鲁西北平原地区；农田和水域向其他地类转型对生态服务功能的影响较为敏感，最敏感的是水域向湿地转型，其次是水域向建设用地、农田向建设用地以及农田向水域的转型，草地、荒漠向其他地类转型缺乏敏感性；生态系统交叉敏感性地域差异明显，高生态敏感区空间分布较为集中，农田、森林与建设用地高生态敏感区集中在济南市和威海市，农田与水域高生态敏感区集中在黄河三角洲地区。本研究结果可为优化山东省国土空间格局、改善生态环境提供科学参考和借鉴。     

福州市滨海地区生态系统服务价值评估与动态模拟

为建设绿色福州新区,分析了福州滨海地区生态系统服务价值以及未来的动态演变趋势。利用1988、1999、2008、2018年4期Landsat TM/OLI数据,定量分析了福州市滨海地区生态系统服务价值变化,并利用Geo SOS-FLUS模型模拟了未来LUCC与生态系统服务价值的动态变化。结果表明,福州市滨海地区生态系统服务价值呈现先增长、后降低的趋势,总体价值在190. 439～202. 419亿元之间;林地的生态系统服务价值占比最高,其次是水体、草地、耕地、湿地、未利用地;未来10年,在一般发展情景下,福州市滨海地区生态系统服务总价值预计为187. 90亿元,在绿色发展情景下为195. 11亿元。在滨海地区规划建设绿色新区过程中,应将生态理念融入到空间格局,以保证开发建设过程中保留一定的城市绿地、湿地等生态服务用地,同时,需合理开发保护滨海区域的湿地。     

基于格网尺度的区域生态系统服务价值估算与分析

以北京市海淀区为例,在对区域土地利用现状进行划分的基础上,基于格网尺度估算了区域生态系统服务价值,并根据价值分布状况将区域划分为不同的生态系统服务价值分区,基于GIS和FRAGSTAS软件,分析了不同分区的土地利用结构和景观格局状况。结果表明:海淀区格网的生态系统服务价值处于-234.56~207.97万元之间,并呈现明显的从南部到西北部增加的趋势;不同生态系统服务价值分区土地利用结构差距较大,高值区的土地利用类型主要为城市绿地,中值区土地利用类型面积较大的为耕地和城市绿地,低值区建设用地的面积较大;不同生态系统服务价值分区的景观格局指数变化较大,从高值区到低值区,景观格局的破碎化程度逐渐增加,人类活动对生态环境的影响不断加剧,人类活动对景观的干扰程度加大。研究结果可以为精细化评估区域生态系统服务价值提供参考,并能服务于区域土地利用结构调整和可持续利用及生态景观建设。     

土地结构改变对水土资源平衡的影响分析

依据FH69蓝图模型思想和基于微观理论的格子波尔兹曼法(LBM)改进了TOPMODEL,进而构建了基于LBM的栅格型(Grid)TOPMODEL(LBMGTOPMODEL)。在利用LBMGTOPMODEL描述流域水循环的基础上,采用GIS等技术,以栅格为单元,定量计算了挠力河流域1990年不考虑水田的土地分布和2013年考虑水田的土地分布等两类土地利用背景下的帕默尔干旱指数(PDSI),评价了土地结构变化对水土资源平衡的影响。研究结果表明:从1990—2013年期间挠力河流域草地、林地与建筑用地面积变化不大,耕地面积变化主要是未利用地和旱田转化为水田,耕地类型主要是旱地;水稻生育期内的5—8月上旬期间,旱改水田和水田下游坡面处其蒸散发量增加,补水量减小,失水量增加,适宜降雨量增加,使得挠力河流域蒸散常数增大,补水常数减小,径流常数增大,失水常数增大,气候特征常数增大;种植水田处和坡面上水田水流影响处适宜降雨量增加明显,使挠力河流域由轻微湿润地区变为不干不湿地区;在水田生育期的5—7月间随着时间延续,两种情况计算的干旱指数差值在变大;而8—10月间种植水田对干旱指数的影响在逐渐降低。该研究结果可为水田开发对区域水土资源平衡的影响和区域干旱评估提供借鉴和参考。     

重庆市水利工程用地时空变化

为探讨直辖以来重庆市水利工程用地变化特征,选取了1997—2011年重庆市水利工程用地数据,利用Excel和ArcGIS软件,从时空角度分析了15年间全市水利工程用地变化。结果表明,时间维度上,全市水利工程用地主要呈现先增加后减少趋势,水库水面占水利工程用地的大部分,但水利工程建筑用地所占比例呈逐年增大趋势;空间维度上,15年间各区县水利工程用地增减不一,但各区县之间差距有缩小趋势,重庆长江中下游以及两翼区县水利工程用地等级变化比较明显。直辖以来全市水利工程用地变化比较明显,三峡工程的建设使得重庆长江中下游沿岸区县水利工程用地变化明显,且近几年维持在稳定水平,据此提出今后重庆市水利工程建设应以“5个水利”为目标。      

土地利用方式变化对水循环过程响应机制研究

以挠力河流域为研究区,利用1990年和2013年土地利用类型,结合基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的TOPMODEL模型定量评价了土地利用方式变化对水循环时空变化过程的影响。结果表明:基于LBM法的TOPMODEL模型可以很好模拟挠力河流域降雨径流水循环过程,对研究区具有较高的适用性;研究区林地、草地和建设用地面积变化不大,对于土地结构变化贡献比较小,而未利用地和旱田部分转为水田对土地结构变化贡献大;由于种植水田,导致5月到10月间的流域总蒸散发量增加、根系区缺水量减少、非饱和带缺水量减少、地表水量减少、地下水量增加;蒸散发增幅达8.9%,根系区缺水量降幅达10.5%,地表水量减少达43%;水田对水文情势影响的差异主要体现在水稻生育期的差异上,分蘖期对蒸散发量、根系区缺水量和非饱和带缺水量影响较大;水田灌溉对水循环过程的影响按变化幅度从大到小的顺序为非饱和带缺水量、根系缺水量、蒸散发量、入根系区水量、出根系区水量和地下径流量,其中入根系区水量差值和出根系区水量差值接近。     

黄土高原中部典型流域植被恢复对径流的影响

针对黄土高原植被恢复后水文要素变化和水文要素之间关系不明确的问题,以黄土高原中部半湿润型气候的延河流域为研究对象,利用通用陆面模型CLM5.0,模拟1980—2018年土地覆盖变化对流域关键水文要素和水文要素之间关系的影响。结果表明：延河流域耕地面积从1980年的3277km2减少到2018年的2400km2,减少了26.76%,而林地和草地面积分别增加了244km2和528km2。土地覆盖变化导致延河流域年径流量和年径流系数明显减小,减幅分别为12.34%和11.46%。土地覆盖变化导致延河流域多年平均月径流量和多年平均月径流系数明显减小,其对丰水季径流量影响较小,对枯水季径流量影响较大,并使年内径流分配趋于集中化。本研究可为黄土高原水资源开发利用及科学管理提供参考。     

基于GIS与RS技术的赤水河流域生态风险评价——以仁怀市为例

为揭示赤水河流域土地利用/覆被变化对区域生态风险的影响以及空间分布,以赤水河流域中游城市仁怀市作为研究区,采用GIS与RS技术与生态风险指数(ERI)模型,开展基于土地利用/覆被变化的生态风险评价研究,探讨了土地利用变化背景下仁怀市生态风险变化特征以及演变机理,并提出了政策保障措施。结果表明,(1)2000—2014年,区域内有林地、疏林地、水域、园地、建设用地面积增加,而耕地、灌木林地、草地面积减少;(2)仁怀市土地生态风险在空间上呈现较强的区域差异性,基本呈现由西南向东北转移的态势,中部地区生态风险高,建成区以及工业聚集区及其周边高,距离高生态风险区越远,生态风险等级越低;(3)整个研究区主要以中等及较高生态风险等级为主,2000年占整个研究区比例的50%以上,2014年达到65%以上。综上可知,仁怀市生态压力正在逐渐加大;政府在发展过程中应当避免由于高生态风险区域向外延伸,造成区域总体生态风险强度加大和面积增加。应当积极开展区域生态治理与恢复,强化土地利用科学规划。     

三峡工程建成后湖北省长江防洪形

结合长江流域防洪规划，介绍了湖北省长江防洪规划，包括防洪标准及防洪体系等，分析了三峡工程建设前的湖北省长江防洪形势、当前（2007年）三峡工程对湖北省长江段的防洪作用以及三峡工程建成后湖北省长江防洪形势，在此基础上着重阐述了对三峡工程建成后湖北省长江防洪值得关注的荆江河势控制、城陵矶防洪控制水位及超额洪量转移问题的认识，并提出了建议。     

基于植被蒸散发法的孔雀河流域天然植被生态需水估算

【目的】定量天然植被生态需水,为流域有限水资源的合理分配和使用供科学依据和决策参考。【方法】采用FAO56Penman-Monteith公式,结合干旱强度指数DSI,分析新疆孔雀河流域2000-2016年天然植被生态需水时空变化特征,幵计算了丌同干、湿状况下天然植被的生态需水。【结果】①研究区内天然植被生长季多年平均生态需水量为7.575 7×10^8 m^3,天然草地需水量大于天然林地需水量。②从时间上看,2000-2016年天然植被生长季生态需水总量以2006年为分界点整体上呈现出上升-下降波动趋势;在生长季内变化特征上,天然植被的生态需水主要集中在6-8月,占植被主要生长季全部需水量的69.64%;从空间上看,天然植被生态需水主要集中在绿洲区的农区外围及河流中、上游两侧。③丌同干、湿状况下,天然林、草地单位面积生态需水量均表现为:正常年>湿润年>轻度干旱年>极度干旱年,天然植被生态需水总量呈现:极度干旱年>正常年>轻度干旱年>湿润年。【结论】丌同干湿条件下天然植被生态需水存在差异,气候因子和天然植被面积的变化是导致生态需水差异的主要因素。     

流域综合治理视角下福建省永春县美丽乡村建设

近年来，中国正在从经济、社会、生态及人与自然和谐等多角度出发在流域沿岸乡村实施美丽乡村建设。这不仅加快了农村基础设施配套建设，促进了农村生态农业的发展，也极大地增加了农村生态环境治理力度，对流域治理起到了一定的间接推动作用。以福建省桃溪流域永春县的美丽乡村建设为背景，调研美丽乡村实施前后农村生产、生活方式的改变和居民水环境保护意识的变化，并结合水环境监测的手段，对比美丽乡村实施前后桃溪流域污染源强及水质环境的变化，分析美丽乡村建设在流域治理方面的贡献，为美丽乡村建设在推动流域治理方面的作用研究提供重要的理论依据。      

三江平原典型流域土地利用格局变化与空间分异研究

以遥感和DEM数据为基本信息源,基于网格采样研究方法,利用动态度模型分析土地利用空间异质性规律,并从集水小区角度出发研究土地利用空间自相关格局。结果表明:挠力河流域土地利用变化呈现明显的阶段性,1990—2002年耕地面积增幅最大,且以水田增加为主,2002—2014年整体面积变化趋于缓和;1990—2002年土地利用变化剧烈程度显著强于2002—2014年,前后以趋缓为主,加剧区域较少;流域不同方向上动态度均具有较好的拟合趋势,不同时间段拟合趋势差异大,但基本保持东北方向变化剧烈程度强于西南方向的态势;1990—2002年,各集水小区动态度呈现明显的高-高型和低-低型集聚趋势,空间自相关关系显著,2002—2014年,高-高型数量显著减少,且多为旱地水田化发生区,动态度集聚性变差,差异逐渐趋于缓和,未来应根据集水小区的空间自相关格局进行土地利用开发管理,应重点关注高-高型土地利用问题,适当挖掘低-低型开发潜力,对高-低型进行开发控制,对低-高型进行重点开发引导。