黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

Land use and land cover changes have a great impact on the regional hydrological process. Based on three periods of remote sensing data from the 1960s and the long-term observed data of groundwater from the 1980s, the impacts of land use changes on the groundwater system in the middle reach of Heihe River Basin in recent three decades are analyzed by the perspective of groundwater recharge and discharge system. The results indicate that with the different intensities of land use changes, the impacts on the groundwater recharge were 2.602 × 10^8 m^3/a in the former 15 years （1969-1985） and 0.218 × 10^8 m^3/a in the latter 15 years （1986-2000）, and the impacts on the groundwater discharge were 2.035 × 10^8 m^3/a and 4.91 × 10^8 m^3/a respectively. When the groundwater exploitation was in a reasonable range less than 3.0 × 10^8 m^3/a, the land use changes could control the changes of regional groundwater resources. Influenced by the land use changes and the large-scale exploitation in the recent decade, the groundwater resources present apparently regional differences in Zhangye region. Realizing the impact of land use changes on groundwater system and the characteristics of spatial-temporal variations of regional groundwater resources would be very important for reasonably utilizing and managing water and soil resources.     

黑河流域历史时期水资源利用空间格局重建

黑河流域水资源开发利用的空间格局历史演变在中国西北干旱区具有典型性和代表性,对其进行复原并总结经验教训,对现代水资源开发具有宝贵的借鉴意义。利用历史文献、古今地图、遥感影像等资料,结合实地考察,在地理信息系统技术的支持下,对黑河流域历史时期水资源利用的空间格局进行重建,并分析其演变过程。结果表明: 该区域大规模的农业水资源利用开始于汉代,其范围覆盖流域中下游沿河平原和三角洲的大部分地区。魏晋南北朝时期虽然总体上承袭了汉代的格局,但局部地区萎缩明显。隋唐时期,中游地区灌区规模较大,但随着唐中叶吐蕃的入侵而遭破坏。宋元时期,水资源开发利用仅在主要绿洲的核心区有所分布。明、清直至民国时期,中游地区渠系增加,密度增大,灌区出现沿河向上的溯源扩展和由近岸向两侧的外延扩展,一些地势较高的山前绿洲也被开垦,水资源利用强度持续增加、规模扩大,最终奠定了现代水资源开发利用的空间格局。但是,此时的下游却处于游牧状态,无大规模开发活动。可以发现,明代以前水资源开发利用波动频繁,兴废不定;而明代以来,中游灌区规模稳定扩大和下游萧条情况形成鲜明对比。水资源利用引起尾闾湖萎缩、土地盐渍化、沙漠化等生态问题逐渐显现。     

近10年来黑河流域生态环境变化特征分析

对比分析黑河流域13万km^2范围内2000年遥感影像数据资料及1987年流域遥感影像资料，结果表明：近10年来黑河流域生态环境总体上仍然向恶化方面发展，流域内天然森林分布面积减少6.35%，中游取代下游成为流域沙漠化发展的主导区域，上游区土沙漠化发展最为迅速；下游草地生态退化十分强烈，草地面积减少达2095.39km^2。但局部或生态环境的某些方面出现明显逆转。     

干旱区内陆河流域典型绿洲土地利用格局变化中的人为影响空间分异研究

如何量化人为活动对土地利用格局变化的影响是国内外学者所关注的热点问题,目前涉及人为影响空间分布特征的研究尚不多见.塔里木河上游地区是典型的生态脆弱带和环境危机带,对以人类活动为主导的区域水土资源的开发反响强烈,主要表现在其土地利用的空间格局随水土资源开发程度而发生的变化.本研究借助于3S技术和地统计学的空间分析方法,较系统分析了1990-2002年塔里木河上游地区阿克苏绿洲土地利用的时空变化特征,建立人为影响指数,定量揭示人为开发利用活动的空间变异、强度分布.研究表明,以阿克苏绿洲中心所在的人工绿洲系统为人为影响程度相对高的区域,广大的荒草地、沙地和部分水域为人为影响低的区域.2002年的人为影响特征与1990年相比,出现了较大变化,人为影响指数较高的区域面积在不断扩大,这与近年来当地人口数量上升导致的城乡建设用地面积增加和通过毁林、毁草来拓垦耕地有直接关系.     

河西地区黑河流域土地资源优化配置研究

根据大量野外调查资料和前人研究基础,运用现代自然地理系统研究方法,研究了黑河绿洲土地资源的开发利用现状;提出了土地资源优化配置的五条原则;并根据水、土、光、热等资源组合特点,将黑河流域划分为四大土地开发利用区:①上游祁连山区以保护、抚育水源涵养林为重点,以水养林,合理开发利用天然草场资源,提高畜牧业经济效益。②高位绿洲区,充分利用光、热优势,发挥现有土地潜力,以大宗粮食及油料生产为主,粗放畜牧业与精细畜牧业结合。③中位绿洲区以发展节水、节地、节粮农牧业为主,扩大经济作物和饲料/草种植,发展舍饲畜牧业。④下游低位绿洲以生态环境保护与恢复为重点。总之,抚育、保护上游,调整、发展中游,恢复、保护下游是当前及今后相当长时期内土地开发利用模式的最佳选择。     

河西地区黑河流域水资源空间组合与优化利用研究

对黑河流域水资源的组成类型和时空分布特征进行了分析 ,以降水补给为主的地表径流 ,季节变化大 ,是作物春季形成“卡脖子旱”的主因。上游山区来水量多年平均无大的变化 ,某些时段的偏枯或偏半是正常水主序列的必然变化过程。但进入下游地区的水确有明显的递减趋势 ,制定合理的分水方案势在必行。实施节水灌溉技术 ,提高水资源有效利用率 ,强化水资源的统一管理 ,是实现水资源优化利用的有效途径。     

黑河流域水资源动态变化与绿洲发育及发展演变的关系

通过探讨流域及绿洲发育及其发展演变的水资源动态变化的特征,阐明它们之间的独特关系,并以此来揭示绿洲系统发育的河流流域地带性问题及特征。研究表明,本区水资源动态变化主要在径流形成、利用和消失三个区域内具有依次性体现的特征。其中占总流域面积10%左右的河川径流形成区,对全流域的水资源动态变化具有先决性作用,并在各个区域水动态变化体现上又受到系统对水的吞吐、留存、蒸散和转化能力大小的影响。因此,河流流域是地域分异现象中通过水流作用所体现出的水平地带性与垂直地带性的一种交汇,同时也是地带性与非地带性系统分异的主要区域。作为河流流域地带发育的绿洲系统,其发展演变规律和特征是相当独特的,如开放性、动态性、脆弱性以及资源有限性等。其中有限的水土资源及其动态变化是制约区域内各层次流域发展及绿洲系统发育的关键,并在不同区段上存在着显著差异性,且彼此间常体现出互为依存、互为消长的依次性制约关系。如水资源量的多寡、质的优劣和时空动态变化及分布、以及人为作用等决定着绿洲类型体现和规模分布、发育层次及阶段或发展演变过程及趋势、和社会经济价值体现等。     

黑河流域中游荒漠典型区域植被生物量及其影响因素

以黑河流域中游荒漠区地表植被和土壤水分2008—2016年长期定位监测数据为依据,深入分析了试验区植被高度、盖度、密度和土壤水分变化对植被地上生物量的影响,确定了各相关因子的贡献率,为黑河流域荒漠化区生态治理提供数据支撑。结果表明：龙首荒漠区9年间的生物量变幅85.8—214.6 g·m^-2,2015年的群落平均盖度和生物量最大,分别为33.7%和214.6 g·m^-2,群落密度对生物量的年际变化贡献大,贡献率27%,群落高度、10—20 cm层次土壤水分对生物量的年际变化贡献次之,贡献率14%;西洞荒漠区生物量变幅55.1—109.8 g·m^-2,群落盖度、植株密度和高度等生物因子对其生物量的年际变化影响较小,而0—40 cm层次土壤含水量的变化对西洞荒漠区生物量年际变化的贡献较大,为20%以上。     

黑河流域近60年来径流量变化及影响因素

基于莺落峡、正义峡水文站径流量数据及相关气候资料,借助小波分析、小波神经网络模型和GIS空间分析方法,研究黑河干流径流量变化周期、突变、趋势及原因。结果显示:1944~2005年莺落峡年均径流量变化长周期约7和25年,变化总体呈增加趋势,增加率约1.04m³/(s·10a);1954~2000年正义峡年均径流量变化长周期约6和27年,变化总体呈减少趋势,减少率约2.65m³/(s·10a);2006~2015年莺落峡年均径流量呈增加趋势,增加率约2.04m³/(s·10a);莺落峡径流量的增加主要与黑河流域上游气候向暖湿型转化有关,而正义峡径流量的减少与中游水资源利用量的迅速增加有关。     

江苏省土地利用功能变化及其空间格局特征

面对资源约束与生态环境破坏的双重压力以及经济发展与社会稳定的双重需要,优化国土空间开发格局已成为中国经济社会可持续发展的重要任务。土地利用作为国土空间开发的核心载体,研究其利用过程中形成的各项功能效应及其变化特征,有利于摸清国土空间开发中的症结与问题。以江苏省为实证,立足区域国土空间发展目标,构建包含农业生产、城镇生活、生态维护等3项一级功能以及9项二级功能的土地利用功能分类体系,以1 km×1 km空间格网为评价单元,运用经济社会数据空间化方法以及InVEST、RUSLE等模型方法,综合测度2000年和2015年两个时间断面下江苏省各项土地利用功能及其变化,分析土地利用功能变化特征,总结土地利用功能变化模式及成因,并划分功能变化分区。结果表明：① 2000-2015年,江苏省农业生产功能西增东减;南部地区城镇生活功能增强明显高于中北部地区;各项生态维护功能变化特征差异显著。② 江苏省农业生产功能与生态维护功能变化存在协同关系,与城镇生活功能变化存在权衡关系。③ 江苏省土地利用功能变化可划分为西南丘陵综合功能提升区、太湖平原生产功能减弱区、沿江平原生活功能增强区等8个类型区,各分区功能变化主导模式存在差异。     

黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

土地利用与覆被变化对区域水文过程具有深刻影响。利用1960s以来的三期遥感数据和1980年以来的地下水长期观测数据, 从地下水补给和排泄系统两方面, 分析了近30年来甘肃省黑河流域中游地区土地利用与覆被变化对地下水系统的影响, 结果表明：以1985年为界, 随土地利用与覆被变化强度不同, 前后15年土地利用变化对地下水系统补给的影响分别达到2.602亿m³/a和0.218亿m³/a, 对排泄系统的影响分别为2.035亿m³/a和4.91亿m³/a, 在保持区域人工开采量不超过3.0亿m³/a的合理幅度下, 土地利用变化对区域地下水资源变化起着决定作用;在区域土地利用与覆被变化和近10年来人类较大规模开采影响下, 甘肃省张掖盆地地下水资源变化出现了显著的区域差异性。认识土地利用变化对流域地下水系统的作用与区域地下水资源的时空变化特征, 对流域水土资源合理利用规划与管理有重要意义。     

基于景观格局的黑河中游土地利用冲突时空分析

以黑河中游为研究区,在分析土地利用变化的基础上,构建了由外部压力、脆弱性和稳定性表征土地利用冲突强度的模型,分析了1980—2015年土地利用冲突的时空变化特征。结果表明:①土地利用冲突强度的空间分布在不同时期虽有不同,但冲突强度较高的区域集中在甘州、临泽2个人类活动较为活跃的区县,且指数最高的区域呈围绕城市四周分布的特点;②土地利用冲突在不同时期变化显著,1995—2005年是土地利用冲突强度增加较为明显的时段,中部的甘州区、南部的山丹县两地增加最为明显;2005—2015年虽然冲突强度增大区域的面积少于上一时段,但冲突增加幅度高于上一时段,尤其民乐县和高台县增加较为明显;③土地利用冲突与自然因素的相关性极弱,与道路和河流等用地条件的相关性较强,而与人口密度和GDP为代表的社会经济因素的相关性最强;④土地利用冲突与土地利用变化的阶段性特征一致,1995—2000年是土地利用变化程度最为剧烈的时期,而1995—2005年也是土地利用冲突面积增加最多的时段;耕地和建设用地的增长极为活跃,对生态用地产生侵占,反映了耕地、建设用地和生态用地三者之间的矛盾是黑河中游土地利用冲突的主要表现形式。     

黑河流域水土资源可持续利用研究

黑河流域属于典型的环境脆弱区,水资源供需矛盾和土地退化问题是区域社会经济可持续发展中面临的迫切需要解决的问题。文章对黑河流域水土资源状况进行了概要性论述,分析了水土资源对区域社会经济发展的影响以及水土资源的承载力。基于黑河流域水土资源利用现状,提出了水土资源可持续利用模式。     

土地利用/土地覆被变化对长江流域水环境的影响研究

不合理的土地利用方式／土地覆被变化已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一，长江上游植被破坏和陡坡开垦造成严重的水土流失，直接威胁到三峡库区的生态安全，中流的围湖造田等损害了湖泊的生态功能，导致严重的洪涝灾害，化肥，农药的过量使用，农田污水灌溉等成为长江流域农业非点源污染的重要来源。文章提出了进一步研究构想，以山－河－湖－海互动系统为研究对象，以系统内各子系统之间的能量流和物质流的联系为纽带，揭示系统自组织、自反馈机制，利用遥感技术和地理信息系统结合数学模型，动态模拟土地利用／土地覆被变化的水文及水环境效应。     

永定河流域典型区土地利用/覆被变化

在遥感与地理信息系统技术支持下,利用研究区多期Landsat-TM卫星影像为主要数据源,在GIS空间分析模块下应用单一土地利用平均动态度、单一土地利用平均转出率和转入率、综合土地利用动态度以及土地覆被变化空间指数等指标,对永定河流域典型山区--门头沟区土地利用/覆被变化的格局与过程进行了定量研究.研究表明:1.过去21 a期间,研究区的土地利用/覆被发生了比较剧烈的变化,在1984～2005年期间不同时间断面呈现波动变化,各地类之间的变化幅度存在较大差别,但总的趋势是:工矿、城镇用地面积呈明显增加趋势,耕地、水体、农村居民点、草地和其他用地呈减少趋势,而林地中阔叶林、灌木林呈增加,混交林地与针叶林地减少,林地总量总体上是呈增加态势.2.各地类变化方向和强度存在较大差异,不同时间断面发生情况各不相同,各地类有增有减,有持续增加型,先增后减型,先减后增型;三个时间断面的土地覆被变化速度、类型转化、以及土地利用程度发生变化.3.在不同时间断面各地类的水平空间分布发生转移,平均分布高程和坡度在垂直空间上出现了相应的变化.     

豫西黄河流域土地利用空间格局地形梯度特征分析

豫西黄河流域土地利用空间格局在水平和垂直方向上都具有明显区域特征。利用DEM数据对研究区土地利用空间格局地形梯度规律进行了分析,结果表明:(1)各土地利用类型的空间分布规律随高程和坡度的变化具有显著的特点:受人类活动干扰影响较大的各类农业用地、建筑用地、果园、水域和湿地主要分布在海拔相对较低和坡度相对较小的区域;而受人类活动干扰影响较小的各类林地(除果园外)、草地和未利用地则比较均匀地分布在海拔相对较高和坡度较大的区域。(2)不同的海拔段和坡度段内各土地类型的分布也存在一定的分布规律:农业用地类型和林地类型在各个地形梯度内都占有较大的面积比重,这是由于其基数较大,在区域内占据优势地位决定的;在低海拔小坡度地段内农业用地具有相对的面积优势;有林地随着海拔升高和坡度增大,面积比例不断增大,其主导地位随之增强。     

黑河分水后中游地区LUCC监测

以2000年Landsat ETM和2005年的Landsat TM数据为信息源,通过人机交互方式提取了两期黑河流域中游地区土地利用/覆被数据。在此基础上,结合研究区的社会经济统计资料和气象观测资料,分析了黑河流域中游地区近5 a来土地利用/土地覆被变化（land use and land coverage,LUCC）的时空变化格局和土地利用类型转变的趋势及其驱动力。结果表明,5 a间耕地和居民用地面积分别扩大了6.95％和9.78％,草地和林地都有相应的减少。尤其是水域和未利用土地,分别减少了1.70％和0.88％,黑河流域生态环境有总体变差的趋势。驱动力分析表明,环境变化是人文因素和自然因素共同作用的结果,并且人为因素占主导地位,在此情况下,本区生态环境存在着继续恶化的潜在危机。     

乡镇尺度绿洲土地利用空间格局动态模拟与分析

以新疆三工河流域为研究区,根据历史土地利用变化过程及其主要人文驱动因素——人口、经济、技术和市场,设计参考模式、经济模式和生态模式3种社会经济发展模式模拟未来土地利用数量需求情景,采用CLUE-S模型分别模拟了地方区、兵团区未来土地利用空间格局的演变过程。模拟结果显示：地方区与兵团区Logistic回归的ROC系数均大于0.7,在40 m×40 m栅格粒度除地方区1998年Kappa系数为0.75外,其余均大于0.8,说明CLUE-S模型能够有效模拟干旱区乡镇尺度绿洲的土地利用变化过程,其计算的土地利用空间发生概率是合理的,不同需求情景下的空间动态模拟结果有效性好,可作为区域土地资源可持续利用规划决策的参考依据。