黄土区森林植被对流域径流和输沙的影响

 为进一步探讨森林植被对流域尺度径流和输沙的影响,给黄土区植被建设提供理论依据,通过对黄土区山西省吉县蔡家川嵌套流域的聚类分析,选取地形地貌特征相似的森林流域和无林流域,对其雨季径流和输沙进行分析。结果表明:森林植被可以大幅度地延缓产流时间、减少小流域的暴雨洪峰流量;随着森林植被覆盖率的增加,流域雨季径流量、径流深和径流系数减少,无林流域比森林流域的雨季径流深和径流系数高520倍,少林流域比多林流域的雨季径流深和径流系数高2.7～2.9倍;少林流域暴雨径流输沙量是多林流域的36倍,且前者暴雨径流输沙过程线的变化比后者剧烈得多。由于森林植被对流域径流影响的复杂性和尺度依赖性,森林在区域（或大流域）尺度的水文功能评价仍有待进一步深入研究。     

SWAT模型子流域划分引起的土地利用变化对径流和输沙模拟结果的影响

为揭示水文模型计算单元划分引起的土地利用变化对模拟结果的影响,采用SWAT模型,通过设置11种子流域阈值情景(4 000,3 200,2 000,1 500,1 100,800,400,200,100,50,25 hm²),并保持地形和土壤数据不变,定量分析了子流域划分引起的土地利用空间离散化对径流输沙模拟结果的影响。结果表明:(1)随着子流域数量的增加,流域内土地利用中面积最大的林地呈先增加后减少趋势,所有情景下林地面积均高于实际林地面积; 而随着土地利用离散程度的增加耕地面积呈减少趋势,水域、草地和建设用地面积则呈增加趋势并逐渐接近实际面积;(2)土地利用空间离散化导致年均径流量(1.85%)和输沙量(65.84%)减少,且对输沙量影响更显著;(3)土地利用空间离散化造成洪水过程和输沙峰值显著降低,并导致年最大1 d、连续最大5 d和连续最大7 d输沙量显著下降(p<0.01)。综上所述,SWAT模型不同子流域划分显著改变了流域土地利用分布,进而引起径流输沙有关参数变化,最终导致径流和输沙模拟结果的变化。     

基于TOPSIS和耦合协调度的高标准农田改造提升项目遴选

科学确定高标准农田改造提升的重点区域是切实发挥高标准农田建设成效、提升粮食生产能力的关键。该研究以山东省乐陵市为研究区,运用层次分析法和TOPSIS法构建考虑农田基础设施、耕地地力质量和水资源利用状况的高标准农田改造提升迫切性评价体系,并基于维度间的耦合协调度及其空间特征划定改造提升项目区。结果表明：1）乐陵市已建高标准农田占耕地面积的87.93%,西南和东部地区建设基础较好,南部和中部薄弱;高等地力农田面积较少,分布于中南地区和东北地区;水资源利用状况总体呈现“中部高、北部和南部低”的特征。2）农田基础设施、耕地地力质量和水资源利用状况三个维度间的耦合协调度指数为0.41～0.85,高值聚集分布于西南部、东部和东北部,低值聚集分布于南部和西北部,中值交叉分布于中西部和中南部地区。3）基于耦合协调度指数及其空间特征遴选出12个高标准农田改造提升项目区,根据指数分级结果从低到高确立为近期（8633.23 hm²）、中期（11004.64 hm²）、远期（9102.62 hm²）建设项目。结合各项目区立地条件和高障碍度、高频率障碍因子,建议围绕资金整合、水源保障、设施配套、地力提升、结构改良等方面分类推进。该方法对于高标准农田改造提升区域选择以及重点建设方向确定具有一定借鉴价值。     

洮河流域径流输沙演变与降雨及降雨侵蚀力的关系

[目的]揭示气候变化、人类活动耦合作用下复杂的水沙变化、水沙关系,探明降雨侵蚀力的影响及径流输沙变化的响应机理,为流域水土流失防治和生态建设提供科学参考依据。[方法]基于洮河流域及周边6个气象站点逐日降水和下游控制站逐月径流输沙数据,采用多元统计分析法、水沙曲线、相关系数、灰色关联度、弹性分析法等方法分析研究了径流、输沙、降雨(P)、降雨侵蚀力(R)演变规律,及其相互作用关系。[结果]洮河流域1956—2019年径流整体呈显著下降趋势,线性变化率-2.8×10⁷m³/a, 1987年发生突变,输沙整体呈显著下降趋势,线性变化率-4.61×10⁵t/a, 2003年发生突变,降雨、降雨侵蚀力均呈不显著上升趋势,且未出现明显突变。洮河流域R上中游小于下游,夏季(626.33)>秋季(125.31)>春季(122.22)>冬季(0),夏季降雨侵蚀力占比71.67%,夏季对泥沙侵蚀影响最大。P与R分布相反,P相对较小的下游流域R较大,P相对较大的上中游R较小,流域水沙异源,上中游产水,下游产沙。对输沙量影响最大...     

河北省城市土地集约利用与城市化的耦合协调度分析

基于城市土地集约利用与城市化的耦合协调特征,构建耦合协调度模型和相对发展度评价模型,对河北省11个市2001-2010年的耦合协调发展度和相对发展度进行了测算分析.结果表明:从耦合协调度的时序特征来看,系统逐渐从颉颃期、磨合期向协调期发展,城市土地集约利用与城市化趋于同步发展;从空间特征来看,耦合协调度呈现出片状分区集聚的特征,东部沿海城市耦合协调水平较高,北部地区耦合协调水平较低,中部地区发展平稳.随着时间的推进耦合协调关系逐渐优化.     

云南城市生态环境与农村生态环境耦合协调关系分析

利用2009~2013年相关数据,在城市生态环境与农村生态环境耦合协调关系评价指标体系构建的基础上,运用熵权法确定指标权重,同时引入耦合度与耦合协调度模型,定量计算云南城市生态环境与农村生态环境的耦合度与耦合协调度,并结合耦合度阶段与协调度类型划分标准对两者间的耦合协调关系进行定量评价。研究表明:从综合指数看,云南城市生态环境综合指数波动较大,农村生态环境综合指数变化比较平稳,且城市生态环境综合指数增幅小于农村生态环境综合指数增幅;从耦合度看,云南出现由农村生态环境滞后向城市生态环境滞后的转变,城市生态环境与农村生态环境耦合度经历了从磨合阶段到高水平耦合阶段的变化,两系统间的发展方向越趋有序,关系越趋稳定;从协调度看,云南城市生态环境与农村生态环境协调度呈上升趋势,耦合协调类型从低度协调转变为中度协调并最终呈现良好协调的发展态势。     

复州河流域径流趋势性变化

利用复州河流域1956～2008年径流量和降水量资料,通过一元线性回归、Speaman秩次相关检验法、Man-Kendall秩次相关检验法,进行流域径流与降水比对分析,检验径流变化的趋势性。根据径流总体下降速率大于降水的检验结果,利用径流与降水Man-Kendall趋势线对比结果,采取分时段径流系数与降水变化比对分析,探讨径流趋势的演变过程,揭示了流域产汇流形成机制的改变和水资源蜕化这一深层次问题。     

基于TOPSIS及耦合协调度的湖南省2009-2018年水资源承载力综合评价

[目的] 评价湖南省水资源承载力,为区域制定水资源、社会经济发展和生态环境协调发展政策提供理论参考。[方法] 通过构建系统耦合协调度模型及综合评价指标体系,分析湖南省2009—2018年水资源—社会经济—生态环境系统耦合协调的时空演变过程。[结果] ① 2009—2018年湖南省及各市州水资源承载力除湘潭市外,均呈上升趋势,同时空间上呈现“U”型特征; ②在时间维度上,耦合协调度呈波动增长态势,耦合协调状态由初级向中级协调转变; ③从空间维度看,耦合协调度呈现：西部>东部>中部的地区差异,但总体由不均衡逐渐转向整体协同发展,其中张家界市耦合协调最好,常德市耦合协调度增长最快,湘潭、衡阳、邵阳等市处于较低水平。[结论] 湖南省水资源承载力与耦合协调发展态势较好,但时空差异显著;可从产业结构优化、节水排污科技投入、资源优势转化、绿色生态农业发展等方面加大政策支持以提高湖南省水资源承载力,实现高质量的可持续发展。     

基于耦合协调度模型量化耕地自然质量与立地条件协同关系

耕地自然质量条件与立地系统共同决定了耕地可持续的生产能力,测算二者之间的协同比例关系可为耕地资源的保护分区提供理论和方法借鉴。该文以辽宁省不同地貌区为例,通过构建不同地貌区耕地自然质量评价系统与耕地立地条件评价系统,运用耦合协调度模型量化分析二者之间的协同关系,最后依据二者之间协同关系特征建立耕地资源保护分区。研究结果表明:在辽宁省西部的丘陵地貌区、中部的平原地貌区以及东部的山地地貌区,耕地资源保护优势条件特征存在区域差异,3个地貌区耕地自然质量条件与立地条件协同关系比值分别为4:6、6:4和5:5,应遵循耕地资源条件的地域差异特征实行协同保护。在此基础上,依据耕地资源优势条件特征将辽宁省耕地区域划分为核心保护区、优势整治区以及重点调控区,并提出不同区域耕地资源差异化的利用和保护措施。该研究结果体现了不同地貌区耕地资源优势保护条件特征的差异性与规律性,可为省域尺度耕地资源的永续利用提供参考借鉴。     

延河流域径流和输沙周期变化特征的小波分析

 用延河流域甘谷驿站1953—2000年实测月径流深和输沙模数数据和1957—2000年月均面降雨数据,采用小波多尺度方法,分析延河流域主要水文要素的周期及其变化特征。结果表明:延河流域降雨、径流和输沙存在着显著的周期,且其大小非常接近,为3.0、6.5、13.0和23.0a。降雨、径流和输沙主周期分别是3.0、23.0和23.0 a。延河流域20世纪70年代后降雨量年际分配趋于均匀。3a对应的小尺度上,70—80年代初3个水文序列对应曲线出现紊乱现象,与该时期大规模水利水土保持措施的修建有关。80年代后,由于水利水土保持措施减水减沙效益的削弱,3条曲线重新趋于一致。13a对应的中尺度和23a对应的大尺度上,均出现径流和输沙曲线不同步,或者滞后于降雨曲线现象。降水是径流和输沙周期性变化的主要外动力因子,人类活动导致的流域下垫面变化则是不可忽视的另一重要原因。     

气候及下垫面变化对嘉陵江流域径流与输沙的影响

为定量评价气候、下垫面2种驱动因子的变化对嘉陵江流域产流输沙变化的贡献率,采用SWAT模型,对嘉陵江流域1975年以来的径流和输沙过程进行模拟,通过模型控制变量的方法,分析嘉陵江流域径流和泥沙变化的驱动因子.结果表明:1988-2010年的23年间,由于下垫面变化,导致嘉陵江流域径流总量比1956-2010年的平均径流总量减少了1718.54亿m3,输沙总量减少了14.62亿t,下垫面变化对径流量减少的贡献率为76.19％,对输沙量减少的贡献率高达91.8％;因此,说明下垫面变化是造成嘉陵江流域径流量和输沙量变化的主要原因.     

珠江流域土地石漠化和河流泥沙含量的动态变化

[目的] 研究珠江流域岩溶石漠化土地与河流泥沙含量动态变化及相互关系,以期科学评价珠江流域石漠化生态修复成效。[方法] 基于2018年发布的第3次石漠化监测成果数据《中国河流泥沙公报》数据,运用数理统计、图表功能和相关性分析,研究石漠化土地与河流泥沙含量动态变化关系。[结果] ①珠江流域石漠化土地面积占全国34.1%。21世纪以来,区域石漠化土地面积呈现持续减少,程度减轻,生态环境状况明显好转;②2001—2018年主要水文站年输沙量年际变动规律不明显,河流年输沙量、年平均含沙量、多年平均输沙模数总体呈现降低趋势。[结论] 珠江流域石漠化土地面积与河流泥沙含量间存在指数正相关性;河流输沙量、石漠化土地面积与植被综合盖度呈指数负相关关系,与耕地面积呈指数正相关关系。     

大理河流域不同时间尺度水沙变化影响因素及趋势研究

近几十年来黄河中游水沙特征有所改变,以黄河中游典型流域大理河为例,通过分析流域气候及下垫面变化.探求流域产流、产沙量变化的原因及趋势.结果表明:流域水土保持措施的减水、减沙效益从1972年后开始显现,1960年代至1990年代,大理河流域产流、产沙量出现了一个先减少再增大的过程.以1960年代为基准,1970年代降雨与下垫面产流能力对流域产流量减少的影响比较接近(51.7%.42.2%),而在1980,1990年代降雨的影响要小于下垫面产流能力的影响(1980年代为27.0%,64.1%;1990年代为38.4%,54.9%);但在汛期尺度上,降雨、下垫面产流能力对流域产流量的影响此消彼长,随时间变化看不出什么规律.受气候以及水土保持措施等的影响,未来大理河流域多年平均尺度下流域产流量、产沙量将会减少,但在某些小的时间尺度(次暴雨)内的产流量、产沙量将有增大的可能;水力侵蚀将会减少,但风力侵蚀却有加强的趋势.     

延河流域水土保持对径流泥沙的影响

 采用Mann-Kendall统计检验方法和Pettitt系列显著性突变点的无参数识别方法分析延河流域径流和泥沙演变趋势及突变点,基于流量历时曲线分析延河流域突变点前后径流和泥沙变化特征,研究了水土保持措施对流域径流和泥沙的影响。结果表明:延河流域径流和输沙量均呈减少趋势,输沙量在1971和1996年有2个显著性的突变点,对于黄土高原丘陵沟壑区,水土保持措施减少河川径流量和输沙量。随着突变点后期水土保持措施力度的加大,水土保持措施拦蓄径流和泥沙的作用逐渐增强。水土保持措施使径流高流量部分减少,常流量和低流量部分增加,表明水土保持措施可削减汛期流量,增补枯季流量。突变点后期输沙量较之变化前期整体呈减少趋势。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区的水土保持和水资源管理工作提供一定参考。     

中国土地集约利用与区域生态效率耦合协调度时空格局

土地集约利用与区域生态效率的耦合协调发展对城市可持续发展和生态文明建设意义重大。该文采用熵权法和非期望产出的超效率SBM模型分别评价了2004—2016年中国284个地级市土地集约利用程度和区域生态效率;在此基础上,分别运用耦合协调度模型和空间自相关分析方法研究了两者耦合协调度及空间关联格局的时空演变特征。研究结果表明:当前中国城市土地集约利用与区域生态效率协调性整体处于轻度失调阶段,但耦合协调度随时间呈逐步增强态势。协调度空间分布整体呈现“东部和中部高,西部低”的格局,且随时间推移发生较小改变。全局空间自相关结果表明:耦合协调度存在显著空间正相关性,且随时间推移关联程度先增强后减弱。局部空间自相关结果显示:正相关类型高高集聚(HH)与负相关类型低高集聚(LH)主要分布在东部地区,而正相关类型低低集聚(LL)和负相关类型高低集聚(HL)主要分布在西部地区,其中,HH、LH和LL型主要以“组团”形式出现,聚集性强,HL型则散乱分布。随时间推移,除HL型外,其余类型空间分布的整体格局较为稳定。应制定科学的环境经济和环境技术政策,加强对城市的差异化监控与管理,合理进行分区管控并推进市域之间的技术与创新合作等来增强土地集约利用与区域生态效率的协调性,促进城市可持续发展。     

应用重标度极差分析法（R/S）分析无定河流域水沙变化

河流水沙变化是降水、蒸发及下垫面条件改变的客观反映,揭示流域水沙演变规律及成因,可为水资源合理利用提供决策依据。应用R/S分析法对时变指数Hurst的计算及其检验,分析无定河流域赵石窑站和白家川站径流与输沙量时间序列的长程相关性。结果表明：两站的径流时间序列的Hurst指数分别为0.56、0.61,均大于0.5,呈现长程正相关;而两站的输沙量时间序列的变化存在差异,赵石窑站的输沙量时间序列有2个突变点,分别发生在1966和1979年,3个标度分布范围的Hurst指数分别为0.97、0.71和0.90,均明     

大理河流域淤地坝拦沙贡献率分析

为提高淤地坝拦沙贡献率的计算精度,揭示淤地坝拦沙量对流域输沙量减少的作用。以大理河流域为研究对象,提出一种基于GIS和土壤侵蚀模数的淤地坝逐年拦沙量计算方法,分析大理河流域淤地坝拦沙量对流域出口输沙量减少的贡献率。结果表明:(1)1954—2011年,大理河流域淤地坝逐年拦沙量呈波动式增加,多年平均拦沙量为0.12亿t,累积拦沙量为7.17亿t,其中1980—1989年年均拦沙量最高,为0.19亿t。(2)1960—2015年,大理河流域输沙量呈显著减少趋势,且在1971年和2002年均发生显著突变(P<0.05)。(3)人类活动是大理河流域输沙量减少的主要原因,1971—2001年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率为47.42%;随着流域植被恢复,2002—2011年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率降至31.04%。该方法对评价大理河流域淤地坝拦沙贡献率有一定的指导意义。2000年以后,由于植被恢复,大理河流域淤地坝拦沙贡献率下降。     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。