基于SWAT模型的细河流域土地利用/覆被变化对径流影响的研究

土地利用/覆被变化对细河流域的水文过程影响显著。为研究不同土地利用/覆被情景对流域水文要素的影响情况,本文构建了适用于细河流域的SWAT分布式水文模型,并拟算出不同情景下的流域多年平均月径流量、多年平均地表径流深度、多年平均蒸发量以及多年平均土壤侧流。模拟结果显示:当流域农林用地增加时,平均月径流量增加了8.40%;当建设用地增加时,平均月径流量减少了4.11%;当旱地及其他未利用地增加时,平均月径流量减少了1.93%。综上所述,细河流域农林用地变化对径流产量的影响相对最大,其增加导致径流量增加;旱地及其他未利用对径流产量的影响相对最小,建设用地和旱地及其他未利用地的增加导致径流量减少。     

基于CLUE-S模型和生态安全格局的石羊河流域土地利用优化配置

以典型干旱内陆河流域石羊河为例,将GIS技术、最小累积阻力（minimum cumulative resistance,MCR）模型和CLUE-S（conversion of land use and its effects at small regional extent）模型应用到该流域土地利用优化配置研究中。通过景观安全格局理论构建土地利用生态安全格局,基于土地利用空间分布和驱动因子的定量关系,提出一种基于生态安全格局的土地利用情景模拟方法,借助1986年、2000年和2014年3期土地利用数据对石羊河流域生态安全格局情景、耕地保护情景和自然发展情景3种模式下2030年的土地利用结构和布局进行了优化配置,并对优化配置结果进行比较分析。结果表明,在生态安全情景下耕地有所减少,林地、草地和水域有较明显增加;耕地保护情景以土地开发和整治及宅基地还耕为主要目标,科学有效控制了建设用地规模,大力开发未利用地潜力;自然发展情景综合考虑了目前发展情况和宏观政策指导下各土地利用类型的数量及空间结构发展情况。综合考虑石羊河流域社会经济、生态及耕地保护等多方面的因素,研究结果认为耕地保护情景更为合理,其它两种情景可为耕地保护情景进行补充和局部修正。该结果可为石羊河流域土地利用总体规划和生态保护提供参考。     

矿业城市土地利用/覆被变化的水文效应研究

矿业城市受到矿山开发与城市扩张的双重影响,生态环境遭到严重破坏,水环境问题尤为突出。本文以煤矿城市河南省鹤壁市为研究区,根据汤河流域1970—2015年土地利用覆被时空变化特征设定5种不同时期土地利用情景,采用SWAT模型模拟分析5期土地利用/覆被变化的水文效应以及变化规律。研究结果显示,1970—2015年间,土地利用变化引起流域内蒸散发量、土壤下渗量和地下径流量年均分别减少-1. 48 mm、-0.38 mm、-0.29 mm,地表径流量年均增加0.76 mm,汛期与非汛期径流增加;在不同水文年份,土地利用变化对平水年的年径流影响最为明显,对枯水年年径流的影响大于丰水年。本文主要提出了以矿业城市土地利用变化对水循环的影响,该方法对矿区范围内水资源的科学管理具有一定的参考意义。     

情景模拟的精河流域绿洲土地利用变化及预测

针对土地利用动态模拟与预测能为区域可持续发展提供重要参考依据的问题,该文以遥感影像为基础数据,基于人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)模型对精河流域绿洲进行土地利用变化动态模拟与情景预测。结果表明:①在过去的26年间,耕地和建设用地居土地利用类型增幅前两位,分别为4.67、3.88,林地和未利用地居降幅前两位,则分别为-0.76,-0.05;②至2026年,3种情景下建设用地的变化幅度均较为明显,显示城镇用地在未来绿洲土地利用发展变化过程中占据主导地位;③研究区未来土地利用过程中,在无任何限制条件下的趋势发展情景必然会造成区域内较大的土地利用格局破碎度,但两种生态保护情景作为修正和补充,可以从空间上优化预测结果。     

赣州不同情景土地利用变化对生态系统服务价值影响

城镇发展使得生态系统服务价值发生变化，甚至显著降低，模拟未来土地利用结构，能优化国土空间结构，提高生态系统服务价值。本研究以2010、2020年土地利用类型数据，利用土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型模拟不同情景下2030年土地利用状况。结果表明：4种情景下草地、未利用地都是减少，水体几乎不变，建筑用地栅格数都增加，其中基准和保护林地情景增加最多，均为25.66%,林地除保护农田基本不变外，其他三种情景变化几乎一致，增加均为3.07%;相比2020年，保护农田的生态系统服务价值降低了5.46亿元，其他三种情景的服务价值都增加，保护农田林地最高，为2 901.82亿元，其他两种均为2 893.07亿元。     

基于GIS的乌江流域地表径流模拟研究

基于GIS平台，建立了数字乌江流域。在此基础上，选择5个典型子流域，利用流域1956-2000年的降雨和水文资料及流域2000年土地利用数据，分别计算5个子流域的年均降雨量、年均地表径流量和土地利用百分比；用多元回归分析工具建立流域年均地表径流量与年均降雨量和土地利用百分比之间的关系式，得到不同土地利用方式下的降雨径流模型；通过实测资料对模型进行验证的结果表明，模型模拟精度较高，相对误差在7％以内。     

基于CLUE_S模型的精河流域绿洲土地利用空间格局多情景模拟

以新疆维吾尔自治区精河流域绿洲为研究区,基于CLUE_S模型,运用logistic逐步回归法选择铁路、公路、水渠、河流、湖面及居民点驱动因子,利用1972年和1990年2期土地利用数据,对研究区2010年土地利用空间分布格局进行模拟。在通过精度检验的基础上,分别设置"历史趋势预案"和"生态保护预案"2种情景模拟了研究区2025年土地利用变化空间分布格局。结果表明:对于干旱区绿洲小区域尺度未来土地利用的变化趋势,CLUE_S模型具有良好的模拟能力;没有加入任何限制区域的"历史趋势预案"模式下,2025年研究区生态环境将进一步恶化;坚持耕地保护制度和执行艾比湖湿地国家级自然保护区制度的"生态保护预案"前提下,2025年研究区生态环境明显向好,土地利用率显著增加。研究结果对干旱区绿洲及生态环境脆弱区的土地利用可持续发展具有明显的实践意义。     

改进CA-Markov模型的武汉市土地利用变化模拟

针对传统的CA-Markov模型未充分考虑土地利用变化的多因素驱动影响,难免预测精度过低的问题,该文以武汉市为研究区域,采用2005、2010和2015年土地利用现状数据,结合Logistics回归模型,综合考虑土地利用变化多种影响因子,构建了改进的CA-Markov模型,对武汉市2020年土地利用空间格局进行了模拟预测及分析。结果表明:改进的CA-Markov模型可以有效提高土地利用现状预测精度;根据预测结果,武汉市2020年土地利用总体结构仍以耕地为主,2005—2020年耕地面积持续减少,建设用地面积持续增长,增长幅度达到76.36%;耕地转换为建设用地是地类转换的主要模式。预测结果为武汉市的国家空间规划与和谐发展提供了参考。     

宁镇扬丘陵区土地利用景观格局演变与模拟

针对CA模型不能长期预测和Markov模型不能反映空间格局变化的不足,本文运用CA-Markov耦合模型,结合动态度模型、景观格局指数及PCA法,定量揭示宁镇扬丘陵区镇江市的土地利用景观格局演变特征、驱动机制及变化趋势,为区域土地利用规划及调整提供参考。结果表明:镇江市土地利用景观格局时空演变愈加复杂;人口增长、经济发展、城镇化及农业技术进步是土地利用景观格局演变的主要驱动力;到2030年镇江市城区周边建设用地将增加25.58%,而耕地、林地等景观类型将不断锐减。     

延河流域土地利用变化特征分析

研究土地利用时空变化特征对促进区域生态经济协调发展具有重要意义.以延河流域为例,基于不同时期遥感影像,借助RS、GIS和ENVI软件平台技术,获取了1980-2015年延河流域土地利用变化状况,并进行了土地利用转移分析;在此基础上解译了不同时期的土地利用类型,分析了延河流域土地利用时空变化特征和影响因素.结果表明,1980-2000年流域内土地利用结构整体变化较小,耕地、林地、草地3类土地利用面积相互转化频繁但整体面积趋于稳定,建筑用地面积增加了1.25倍;2000-2015年流域内耕地、林地和草地发生了显著变化,其中耕地面积减少了28％,林地面积增加了40％,草地面积增加了15％,建筑用地面积增加了近两倍,但比例很小,未利用地和水体变化幅度不明显;2000年前后流域内土地利用变化空间特征存在明显不同,2000年之前各土地利用类型变化主要发生在延安市区,2000年之后整个流域地区均有不同土地利用类型的转移;2000-2015年国家"退耕还林、草"生态修复政策、产业经济生产总值不断上升、人口数量稳定增长、城镇化发展迅速等均对流域土地利用结构产生了影响.     

BP神经网络模型在澜沧江流域径流量模拟中的应用

河川径流等水文时间序列属于复杂的非线性系统,使用回归分析等传统的分析方法,难以获取和描述其内在关联和变化规律。利用现有的相关站点的径流量历史数据和输沙量、降水量数据,在进行规格化处理和主成分分析的基础上,利用三层BP人工神经网络模型,对澜沧江流域上游昌都站径流量与各关联因子之间复杂的非线性映射关系进行模拟,采用拟牛顿算法对模型进行训练,模拟结果达到期望精度要求,并利用1982年~1985年实测数据进行模型验证。结果证明利用BP神经网络模型对澜沧江流域站点的月径流量序列进行模拟、预测和数据补缺处理具有可行性。     

基于Markov-CA的土地利用变化预测研究

综合集成土地利用变化模型，提出基于Markov（马尔柯夫）模型和CA（元胞自动机）模型土地利用变化预测模式并对其进行实证研究。研究结果是：从1987年到2013年，皇甫川流域土地利用格局变化的总体态势是：城镇用地、林地、耕地和灌丛的面积逐渐增加，其增加速率依次减小；水体、草地、沙地和裸砒砂岩面积逐渐减小，其中水体缩减的幅度最大。     

BP神经网络模型在澜沧江流域径流量模拟中的应用

河川径流等水文时间序列属于复杂的非线性系统, 使用回归分析等传统的分析方法, 难以获取和描述其内在关联和变化规律。利用现有的相关站点的径流量历史数据和输沙量、降水量数据, 在进行规格化处理和主成分分析的基础上, 利用三层BP人工神经网络模型, 对澜沧江流域上游昌都站径流量与各关联因子之间复杂的非线性映射关系进行模拟, 采用拟牛顿算法对模型进行训练, 模拟结果达到期望精度要求, 并利用1982年~1985年实测数据进行模型验证。结果证明利用BP神经网络模型对澜沧江流域站点的月径流量序列进行模拟、预测和数据补缺处理具有可行性。     

BP神经网络模型在澜沧江流域径流量

河川径流等水文时间序列属于复杂的非线性系统,使用回归分析等传统的分析方法,难以获取和描述其内在关联和变化规律.利用现有的相关站点的径流量历史数据和输沙量、降水量数据,在进行规格化处理和主成分分析的基础上,利用三层BP人工神经网络模型,对澜沧江流域上游昌都站径流量与各关联因子之间复杂的非线性映射关系进行模拟,采用拟牛顿算法对模型进行训练,模拟结果达到期望精度要求,并利用1982年～1985年实测数据进行模型验证.结果证明利用BP神经网络模型对澜沧江流域站点的月径流量序列进行模拟、预测和数据补缺处理具有可行性.     

城镇化对降雨-径流关系的影响研究

在前人已有的土地利用/覆盖变化研究的基础上,应用美国农业部水土保持局研制的SCS(Soil Conservation Service)模型,对海河流域1980和2008年正常土壤湿度下的地表径流进行模拟计算,分析了近29年来海河流域城镇化对地表径流的影响,同时也验证了SCS模型应用于较大流域进行地表径流模拟计算的可行性。研究结果表明,海河流域城市扩张基本上都是建立在占用耕地基础上的。因城市扩张导致城市建筑用地大面积增加、耕地大面积减少而引起的流域不透水面积增多是致使流域地表径流深度增加的直接原因。城市地表径流增加与城市扩张变化是有直接关系的:城市扩张速度越快的地区地表径流深度增长也相对较快。同时,植树造林对强降雨条件下地表径流增加具有一定抑制作用。     

巴音河流域土地利用变化及驱动力分析

分析了近27 a青海省海西州巴音河流域土地利用时空变化,可为流域生态环境保护、土地利用方式优化和尕海国家湿地公园建设提供依据。在野外考察基本土地利用类型基础上,利用1990年、2000年、2010年和2017年Landsat卫星影像使用随机森林分类方法获取4期土地利用现状信息,通过运用转移矩阵、重心迁移模型定量计算,从面积变化、类型转化和空间格局变化三方面研究该流域土地利用变化时空特征,应用主成分分析方法定量确定了驱动因素。结果表明：在研究时间段内,林地、水域、草地面积先减少后增加;建设用地面积持续增加,耕地面积先增加后减少;耕地、建设用地、水域重心迁移明显,耕地、建设用地重心向西南方移动,水域重心向东北方移动。人类活动是流域土地利用变化最主要的原因,近年来温度升高和降水量的增加也是土地利用类型发生变化的重要因素。     

绵阳市涪城区近十年土地利用动态监测及分析

近年来绵阳市土地利用变化现象表现十分明显,但缺乏比较深入的研究。本文根据绵阳市涪城区2000年和2010年的土地利用变化动态监测数据,利用CA-Markov模型对2020年的土地利用空间格局进行预测,并对引起该区土地利用变化的驱动力进行分析。     

基于土地利用变化模拟的生态风险动态评价

以松滋市2000年和2010年Landsat TM影像为基础,利用CA-Markov模型并引入土地利用总体规划限制因素,预测松滋市2020年土地利用情况。构建土地利用生态风险指数,运用4 km×4 km的网格模型采样,采用普通克里金插值法进行插值,引入密度分割法进行归一化等级划分,利用GIS工具进行空间叠加分析并制作土地利用生态风险分级图,实现土地利用变化生态风险动态评价,揭示生态风险变化趋势。模拟预测及评价结果显示:1松滋市2000~2020年土地利用结构发生较大变化,耕地、水域和未利用地面积减少,林地和建设用地面积增加。2土地利用生态风险呈逐步升高趋势,由2000年的21.95升高到2020年的88.53,分布以中部及南部较高,西部及东北部较低。32000~2020年分级结果主要以低风险、较低风险及次中风险为主,特高风险区域逐渐增多,生态风险等级以中心城区为中心呈圈层分布,且距离越远生态风险等级越低。     

高标准粮田区鹤壁市土地利用情景模拟预测研究

作为河南省高标准粮田建设试点,鹤壁市肩负着保证粮食安全的重担,对其未来土地利用模拟预测方法进行研究具有现实意义。基于元胞自动机-马尔科夫(Cellular Automata Markov,CA-Markov)模型方法,结合河南省三化协调发展的历史进程,在分析过去20 a间鹤壁市土地利用特征的基础上,将预测分为2种情景进行。结果发现:鹤壁市2013年预测图的Kappa指数为0.898,说明CA-Markov模型的预测结果能达到模拟效果;基于数量、空间及景观指数的比较结果显示,情景Ⅱ模式更符合中原经济区建设及工业化发展的要求,符合高标准粮田建设"绿色化"发展的生态环境保护立场,符合鹤壁市城市总体规划,其斑块形状规则、集聚度高且内部连续性强、景观破碎度较低、分布均匀且优势性明显。因此,未来按照情景Ⅱ模式发展,将有利于高标准粮田区的土地可持续利用。     

基于GIS的岷江上游流域土地利用／覆被变化研究

以岷江上游流域为对象,选取3期9景TM/+ETM遥感影像,通过多步骤最大似然监督分类、变化检测,结合空间动态分析测算模型,分析近20年土地利用/覆被变化情况。结果表明:从整个流域分析,林地面积减少,主要转化为未利用地、建设用地和耕地;未利用地在前8年以每年3.7%、后8年以每年0.4%的速度增加;建设用地在1994—2002年以每年34%的速度增加,到2002—2010年增长速度减缓;耕地总面积减少54 431hm2;从县域分析,1994—2002年间,松潘和黑水县大面积林地转为未利用地;2002—2010年间,松潘县未利用地转为林地和建设用地,茂县和汶川县未利用地面积大幅增加。该研究结论不仅为国土资源管理部门优化土地利用结构提供依据,亦为当地政府实现生态资源可持续发展提供数据支撑。