滇池流域土地利用变化与入湖河流水质关系研究

以昆明滇池东南岸流域为例,利用逐步回归模型分析了流域土地利用类型与流域湖泊水质之间的相关关系,发现水质污染指标与耕地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关,与城乡用地始终呈现负相关,对昆明滇池东南岸流域而言,耕地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了城乡用地的贡献。     

佛山市南海区土地利用结构对非点源污染影响研究

文章在野外布点采样的基础上分析了非点源污染评价指标,同时,利用GIS（地理信息系统）技术研究南海区内不同土地利用结构与非点源污染之间的关系。结果表明：在以单一土地利用类型为主控制的流域中,耕地控制的小流域的地表水水质明显好于城镇控制的小流域;在不同的土地利用类型的组合结构中,各项污染物浓度往往介于林地、基水地或耕地、城镇用地为主控制的小流域之间;在其他条件相似时,随着小流域内林地和基水地的增加,非点源污染程度有所降低,而随着耕地或城镇、农村居民点用地比例的升高,非点源污染有所增加。此外,土地利用结构对非点源污染的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上。     

湖南水府庙水库流域景观格局与水质特征关系分析

以湖南水府庙水库流域为例,在土地利用类型遥感解译结果以及水质监测数据基础上,选用景观和斑块类型2个水平上的景观指数,采用Pearson相关分析法、典范式对应分析法等方法分析了该流域内景观格局特征,并探讨了景观格局与河流水质指标特征之间的关系。结果表明:1)研究区土地利用类型与河流水质指标显著相关,其中,林地面积所占比例与多数污染指标呈显著负相关;耕地、建设用地面积所占比例与各污染指标呈正相关。2)景观格局在景观和斑块类型水平上对水质的影响表现出差异性,其中斑块破碎度在2个水平上对水质的影响均较大;斑块形状的复杂程度与水质指标无明确相关性。3)景观格局在流域尺度上对水质影响的异质性表现在土地利用类型的空间分布以及各种景观类型的空间格局特征对河流中污染物源、汇的贡献和迁移转化影响的差异性。     

入太湖河流武进港的区域景观格局与河流水质相关性分析

以武进港区域为例,通过遥感解译得到土地利用分类数据,以区域7个水质监测断面为中心生成缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算各用地类型面积比例以及斑块数量(NP)、面积加权斑块分型指数(FRAC_AM)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)、蔓延度指数(CONTAG)等5个景观格局指数,从组成属性和空间属性两方面表征景观格局,进而分析景观格局与河流水质的相关关系.结果表明,区域景观格局与河流水质有显著相关关系:建设用地的面积比例与污染指标呈显著正相关,表明建设用地为区域污染物产生和输出的主要用地类型,也是影响河流水质的关键因素;而耕地的面积比例与污染指标呈显著负相关;各景观指数与水质均存在关联,特别是SHDI和SHEI与污染指标体现了明显的负相关,CONTAG与污染指标体现出明显的正相关.     

滇池宝象河流域氮磷流失空间格局解析

有效控制氮磷流失量是水质持续改善的关键因素,定量解析流域氮磷流失量对于氮磷污染精准控制至关重要.宝象河作为滇池流域最主要的入湖河流之一,对滇池水质的影响极为重要.该研究基于第二次全国污染源普查数据,建立了宝象河流域高分辨率的氮磷排放清单,通过构建宝象河LODEST模型估算流域氮磷非点源污染入河系数,并对宝象河流域的氮磷流失量及其空间格局进行解析.结果表明:①2018年宝象河流域TN和TP的排放量分别为1 456.92、191.16 t,流域内种植业非点源是最大的污染源,其次是城镇生活点源和未收集点源.②2018年宝象河干海子断面TN和TP的径流通量分别为270.49和11.19 t,非点源入河系数分别为0.297和0.048.③2018年宝象河流域TN和TP流失量分别为432.28和18.57 t,氮磷流失空间格局呈显著的空间异质性,流域内TN和TP流失强度总体呈外高内低的分布,农业污染为主的子流域氮磷流失最为严重.该研究提出的氮磷流失量估算方法较好地揭示了流域氮磷流失空间分布规律,论证了降雨和地形的不均匀性是造成流域氮磷流失量呈显著空间异质性的重要因素.研究成果可为滇池流域入湖污染负荷控制与削减工程提供重要的科学依据,同时能够为宝象河流域水环境的精准控污和精细管理提供有效的决策支撑.      

土地利用结构与空间格局对鄱阳湖流域中小河流水质的影响

为揭示土地利用结构与空间格局对中小河流水质的影响机制,于2022年1月与2022年7月在鄱阳湖流域3条中小河流的25个采样点收集水样.采用Bioenv分析、Mantel检验与方差分解量化不同空间尺度的土地利用结构与空间格局对水质的影响,使用广义加性模型拟合水质与土地利用结构与空间格局的关系,广义线性模型构建分段回归模型,并基于逐步递归法计算阈值.结果表明：①土地利用结构与空间格局对河流水质的平均解释率在丰水期（59.72%）大于枯水期（48.95%）;子流域与河岸100 m是土地利用结构与空间格局影响中小河流水质的关键尺度,平均解释率分别为54.70%和64.88%;土地利用结构与空间格局的共同解释部分是驱动河流水质变化的重要因素,占总解释率的66.90%.②土地利用结构对中小河流水质的影响具有显著的阈值效应,当子流域尺度下建设用地占比低于2%、耕地占比低于8%和林地占比高于82%,河岸缓冲区尺度下建设用地占比低于12%、耕地占比低于41%和林地占比高于49%时,均能明显改善水质.③空间格局对中小河流水质的影响也具有阈值效应但弱于土地利用结构,当子流域尺度下斑块形状值大于28.77和斑块多样性大于0.69,河岸缓冲区尺度下斑块形状值大于2.99和斑块多样性大于1.02时,均能改善水质.以上结果表明,加强对子流域与河岸100 m尺度的土地利用的管理,合理规划土地利用结构与空间格局能够有效地防止水质恶化.     

基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

洱海流域农业用地与入湖河流水质的关系研究

采用空间分析和统计分析方法,从综合农业用地和各类农业用地面积百分比两个层次研究洱海流域农业用地与入湖河流水质的关系.结果表明,研究区10个小流域入湖河流水质空间差异性显著,流域西部入湖河流总磷污染严重,北部和南部入湖河流(D3除外)主要污染指标为有机物和氮;流域农业用地面积百分比与入湖河流水质的关系密切,综合农业用地面积百分比与雨季入湖河流高锰酸盐指数、NH+4-N、TN、TP呈负相关,相关系数分别为-0.859、-0.565、-0.693、-0.181,与非雨季高锰酸盐指数、NH+4-N呈负相关,相关系数为-0.384、-0.328,与非雨季TN和TP呈正相关,相关系数为0.221、0.146;各类农业用地面积百分比对入湖河流水质表征作用较强,耕地与TN、TP在雨季和非雨季均呈正相关,与两者的相关系数雨季为0.252、0.581,非雨季为0.149、0.511,耕地与高锰酸盐指数、NH+4-N在雨季和非雨季分别呈正相关和负相关,与两者的相关系数雨季为0.388、0.053,非雨季为-0.137、-0.147,林地与耕地的表现则正好相反,与TN、TP、高锰酸盐指数、NH+4-N的相关系数雨季为-0.526、-0.275、-0.469、-0.155,非雨季为-0.012、-0.100、0.282、0.151,鱼塘对TN和TP的指示作用不显著,草地和园地在雨季与耕地的表现类似,非雨季与耕地的表现相反.可见,洱海流域农业面源治理时应重点加强北部和南部在雨季时耕地、草地和园地的管控.     

利用水生生物指标识别滇池流域入湖河流水质污染因子及其空间分布特征

入湖河流作为连接湖泊流域"源"(陆地)-"汇"(湖体)的廊道,其水生态系统健康状态是对流域上游陆地生态系统土地利用/覆被变化的响应,而其下游水质污染因子则因流域分水线的封闭性,可以表征上游土地利用/覆被变化对入湖河流水生态系统健康的影响.因此,利用水生生物指标识别入湖河流水质污染因子及其空间分布特征,对于整个湖泊流域的...     

不同土地利用类型下土壤特性及重金属评价

在哈尔滨市周家镇选择典型的五种土地利用类型(耕地、居民点及工矿用地、交通用地、林地、水域),24个样品,研究乡级小城镇不同土地利用类型下土壤特性及重金属状况.结果显示:(1)耕地的土壤理化性状最低,有机质与全氮有显著的正相关;(2)乡级小城镇不同土地利用类型下土壤中Zn、Pb含量存在显著差异,交通用地与耕地含量较高,同时各土地利用类型的内梅罗综合污染指数均达到中污染;(3)人类活动对土壤质量影响最大的是交通活动,其次是耕地施肥、使用农药及翻耕等,在次是居民生活.     

上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征

基于多时段TM遥感影像资料,通过有关城市扩展度量指标和网格样方法等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区城市扩展规模、强度和空间分异特征进行了研究,结果表明:①上海市区各时期城市用地扩展相对集中于宝山-闵行、嘉定-浦东等方向,并分别构成城市扩展的南北轴向和东西轴向,不同时期各轴向城市用地扩展性质和强度有明显差异,从而使各时期城市扩展表现为以城镇用地为主(1987～1990)到城镇用地与工业开发区并存(1990～1995)以及以工业开发区扩展为主(1995～2000)的形式;②整个上海地区城市化扩展模式在不同时期也发生了很大变化,由较简单的以中心市区及周边区域为主的“单核扩展”为主的模式,逐渐转变为较复杂的包括中心城区、卫星城、郊区城镇以及交通干道等周边区域的“多核扩展”和“点-轴扩展”模式,整个区域城市网络体系发育得更为完善,城市土地利用的功能也由简单趋于复杂和多元化;③从城市土地利用扩展的两种类型看,城镇用地与新开发区的扩展规模和速度及对城市土地利用扩展的贡献率等数量特征各时期存在着极为显著的差异。     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

近10年来长江下游地区耕地动态变化特征

基于遥感资料和GIS分析,对1988～1998年长江下游地区耕地与其他土地利用类型之间相互转变数量特征,以及耕地变化强度、耕地流失强度的区域分异特征进行了分析和描述,对耕地变化导致的环境效应进行了初步探讨。研究结果表明:①1988～1998年,耕地与林地、灌丛、水体之间的转变,对其数量动态变化起着主要作用,在上述转变过程中,耕地总体表现出数量明显减少、质量降低的趋势;②农田向城镇的单向转移,体现了区域快速城市化对耕地的侵占过程,从空间分布看,该过程主要体现于上海、苏锡常地区、南京、杭州等城市化过程最为剧烈的地区;③长江下游地区1988～1998年耕地年均流失率为0.77%,流失的主体部分是位于长江三角洲和巢湖平原自然条件优越、水利灌溉配套设施完善的传统优质耕地,新形成的部分则主要来自于滩涂湿地开垦及低山丘陵地区毁林开荒。总体而言,长江下游地区耕地流失体现在数量锐减、质量下降两个方面,并伴随着一系列生态破坏问题的出现。     

基于自组织映射与随机森林耦合模型的流域水质空间差异性评估

流域水环境质量空间分布特征分析是推进流域精细化管理的基础.本研究基于流域特征指标与水质的关联性,以子流域为分析单元,利用自组织映射人工神经网络模型（SOM）对苕溪流域水质数据聚类分析为3类后与随机森林模型（RF）进行耦合,对全流域水质进行了空间差异性评估.研究结果显示,上游山地区域水质较好,而平原河网人口集聚区的COD_Mn、NH₃-N及TP浓度较高,山地与平原过渡地带水质则主要受到COD_Mn和TN的影响.采用自然环境、社会经济及土地利用/覆盖指标作为流域特征进行水质分级模式识别,SOM与RF模型耦合模型的准确率稳定在80%左右;在对强相关性特征进行筛选识别后,将蒸发蒸腾量、坡度、人口密度、大于10℃积温、旱地占比、城镇用地占比及景观多样性指数为作为输入特征,准确率可达83%,可以有效地开展全流域水质分级评估.     

湘中矿区不同用地类型面源Cd输出负荷的原位实验研究

受污染土壤重金属随降雨径流输出已成为河流、湖泊等水体重金属超标的主要来源之一,近年来日益受到关注.研究表明湘江中下游农田土壤重金属超标问题日益严峻,以镉超标最为严重.研究以湘中矿区Cd超标农业小流域为实验场,选取流域内水稻、旱田、荒草地这3类土地利用模式设置径流小区进行自然降雨水文过程的原位观测.结果表明,雨水pH值由春季到夏季呈升高趋势,径流水相溶解态Cd浓度呈明显的季节性差异,春季显著高于夏季,雨水pH值可显著影响土壤溶解态Cd向径流水相迁移,与径流水相溶解态Cd浓度呈负相关关系.相同降雨条件下,稻田径流水相溶解态Cd浓度显著低于旱田和荒草地,旱田与荒草地Cd面源输出负荷显著高于水稻田,由于降雨量差异,3类土地利用类型溶解态Cd面源输出负荷的季节性规律不明显.本研究可为流域尺度重金属面源输出负荷定量估算以及湘江流域水环境安全与水质预警提供数据支持和科学依据.     

上海城市土地利用转变类型及其空间关联分析

基于多时段TM遥感影像资料,通过地图代数和空间关联分析、相邻度分析等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区近10年来城市土地利用变化类型、形成过程和相关空间机制进行了研究,结果表明:①近10年来上海城市土地利用扩展经历了“单核扩展”模式为主(1987～1990年)到“单核扩展”、“多核扩展”与“点-轴”扩展模式并存(1990～1995年),直至“多核扩展”及“点-轴”等复杂扩展模式为主(1995～2000年)的变化过程,导致上海中心城区和郊县城镇规模急剧扩张,交通干道沿线区域城市化过程明显增强,并形成整个上海地区城市化网络结构;②面积贡献率较大、转变频率较低的城市土地利用变化类型,与其他类型之间具有较高的关联度和空间亲和性,构成中心城区或卫星城、郊区城镇的扩展核心;③面积贡献率较低的类型,其转变频率较高,分布零散,构成扩展核的外围部分,这些城市周边地区存在一定程度紊乱、不合理的土地利用、开发活动;④城市化过程的内在空间机制与土地利用类型的面积和转变频率有密切关系。在更精细的尺度上依据转变频率划分的类别在一定程度上能更好体现城市土地利用变化类型的空间分异,及其作为宏观驱动机制的社会经济因子所具有的空间差异性。     

黄浦江上游水源地水环境演变规律及其影响因素研究

黄浦江上游是上海市最主要的饮用水源地,近年来虽然保护力度不断加大,但水源水质并未得到显著改善。该文通过对近17年黄浦江上游水质监测数据的深入分析,系统探讨了松浦大桥取水口及其上游来水水系水质的空间分异和年际变化规律;并从周边区域发展与江浙来水水质、城市化进程与人口规模、当地经济发展与点源污染、土地利用方式与非点源污染角度诊断当前影响黄浦江上游水源地水环境质量的主要因素;最后从土地利用方式、产业结构调整、经济政策调控、流域环境管理等方面初步构建了黄浦江上游水源地保护的战略方案.     

土地利用类型及其社会经济特征对河流水质的影响

流域尺度上土地利用类型与水体水质之间存在相关关系,这种相关关系同时会受到各种社会经济活动的影响.在自然或半自然区域内,土地利用类型与水质的相关关系比较显著.然而,在城市区域内社会经济活动将会影响土地利用类型与水质的相关关系.为证实这一现象的存在,选取京津地区11个小流域为研究对象,分别从小流域综合分析和小流域聚类分析2个角度,分析土地利用类型及其社会经济特征与河流水质的关系,并以温榆河小流域情景分析进一步探讨社会经济因素对土地利用类型与河流水质关系的影响,结果显示,聚类分析中,半自然区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与土地利用类型相关,而城市区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与社会经济因素相关,社会经济因素的差异改变甚至削弱了土地利用类型与河流水质的相关性,验证了假设现象的存在.因此,在跨域城乡梯度的区域尺度研究水体水质及其影响因素的相关性时,需要综合考虑土地利用类型及其社会经济特征.     

城市非点源污染的主要来源及分类控制对策

土地利用方式是影响流域水质的主要因素,加强土地利用管理是提高流域水环境质量的重要途径之一.以武汉市汉阳区为例,利用逐步回归模型分析了城市土地利用类型与流域湖泊水质之间的相关关系,发现农村居民地、城市居民地、商业用地和滩地等用地类型是城市湖泊非点源污染的主要来源.基于土地利用类型,流域中的17个汇水单元可聚为3类,分别以农村居民用地,城市居民用地和商业用地,滩地为主.依照各类汇水单元的景观结构特点,针对性地提出了非点源污染的分类控制措施,简化了控制措施和提高了可操作性.     

基于改进输出系数模型的流域营养盐输出估算

为合理估算流域非点源污染营养盐输出负荷,针对广泛使用的输出系数模型方法,通过实测数据推算获得流域主要土地利用类型氮磷营养盐输出系数,并同时考虑流域降雨的空间差异,对模型结构进行了改进,并与GIS实现融合,构建半分布式的输出系数模型.利用该模型对太湖上游的西苕溪流域氮磷营养盐输出负荷进行了估算,结果显示,西苕溪流域TN输出负荷为2 121.3 t,TP输出负荷为49.3　t,这为太湖流域非点源污染治理提供了参考,改进的输出系数模型具有很好的时空尺度适宜性和推广性.