黄河上游甲积峪小流域生态系统管理能力动态评价

对小流域生态系统管理水平进行有效评价,可为管理者制定相应对策提供依据.在生态环境领域系统评价方法综述的基础上,通过构建指标体系,应用层次分析法对黄河上游甲积峪小流域生态系统管理水平进行了动态评价.研究结果表明,1999年至2006年该小流域生态系统管理能力处于一般偏差水平,但正在向好的方向发展;所建立的指标体系和分级标准对评价黄河上游小流域生态系统管理水平,具有一定的适用性;单指标评价和指标综合评价、静态和动态评价各有优势,只有互相补充才能更好地评价小流域生态系统管理能力.     

基于PSR框架,针对土壤侵蚀小流域的土地质量评价

土壤侵蚀与水土流失是我国土地退化的重要形式.建立基于"压力-状态-响应(PSR)"模式的土地质量指标体系能够比较明确反映出土地质量变化的因果关系,从而有助于决策者采取合适的土地政策和管理措施,进行退化土地的恢复重建.在我国水土流失较为严重的黄土高原丘陵沟壑区,选取安塞县大南沟小流域进行案例分析,分别以栅格(10m×10m)和小流域整体为评价对象建立起基于PSR框架,针对土壤侵蚀的土地质量指标体系.前者(以栅格为评价对象)的压力指标主要为坡度,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力和植被盖度,响应指标为土地利用类型;后者(以小流域整体为评价对象)指标包括3个方面,即基于栅格计算的指标、统计指标和格局指标.具体的的压力指标包括地形压力、耕地压力、农作物收入压力以及格局压力等指标,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力、植物盖度、流域出口水土流失和格局状态指标,响应指标包括非农地面积比重和梯田占农地面积比重等指标.以小流域1998年土地利用图为基础,运用模型模拟和统计分析对小流域整体和小流域内土地质量的相对差异进行了评价.结果表明,小流域平均坡度27.85°,最大坡度高达59.39°,耕地平均坡度24.56°,耕地面积比重42.8%,农作物收入比重63%,小流域整体压力评价等级为5等;小流域平均土壤侵蚀强度为36.39t/hm2,流域出口的侵蚀总量为6.03t/hm2,土壤肥力低,植被盖度平均为2.83%;整体状态评价等级为4等;小流域非耕地面积比重为57.2%,梯田占耕地面积比重只有4.01%,小流域整体响应评价等级为4等.小流域内部土地质量的空间异质性较低,流域面积一半的土地质量等级均为4等.不同土地利用类型的土地质量差别较大,质量由高到低依次为林地/灌木林、荒草地、果园/经济林、休闲地、耕地.该研究可为流域土地规划和不同流域土地质量的比较提供一定的科学依据.     

GIS支持下的青石山小流域农业生态信息系统(QWAEIS)及其应用研究

应用地理信息系统（ＧＩＳ）,建立了青石山小流域农业生态信息系统（ＱＷＡＥＩＳ）,该系统综合了土壤、土地利用、水资源及地形地貌等空间信息和气候、人口、农业生产等基本信息。该系统能对小流域农业生态信息进行有效地分析和管理,应用此系统,进行了小流域的土地适宜性评价,获得土地适宜性评价结果,为小流域规划提供了空间定位信息。     

高精度遥感影像下农牧交错带小流域景观特征的粒度效应

在GIS和RS技术支持下,以农牧交错带六道沟小流域2010年的WV-1高精度遥感影像为基础,编制了小流域景观类型图,选取经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨了农牧交错带小流域景观格局指数随粒度变化的基本规律,并分析了各景观格局指数间的相关性。结果表明：在1-50 m粒度范围内,农牧交错带六道沟小流域景观格局指数的“临界粒度”现象明显,总体而言,在0.5 m分辨率下六道沟小流域的景观格局指数的“临界粒度”为10 m,适宜计算的粒度范围为5-10 m,所以在利用高精度影像对小流域景观进行预测、对比和评价等研究时,需注意粒度的影响并进行一定的粒度转换。农牧交错带小流域景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,分维数随粒度的增大呈非线性下降趋势,表明景观类型边界趋于简单化。相关性分析一方面定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,另一方面可为后续农牧交错带小流域因“退耕还林（草）”工程引起的景观格局变化研究提供参考。     

湘西北女儿寨小流域植被恢复过程中径流和泥沙含量动态特征

以湖南省慈利县女儿寨小流域为对象,研究了植被恢复过程中小流域系统的降雨和水沙变化特征,并分析了小流域治理的总体减沙效应.结果表明:小流域年降雨量差异较大;小流域降雨年内时间分布极为不均,集中性较大,主要集中在汛期(4-8月).小流域年径流变化较大,且径流年内分配不均,径流集中是该小流域径流变化的一个显著特征;径流(Qi)与降水(Pi)之间呈明显的一元线型关系.小流域的年输沙模数与年径流量的变化规律基本一致,小流域年内产沙也高度集中,且与降水、径流关系密切,小流域的土壤侵蚀主要由汛期的强降水引起.小流域的年输沙模数与现存生物量和森林覆盖率有关,在降雨量变化不大的情况下,随着现存生物量和森林覆盖率的提高,输沙模数均呈减小之势.     

辽河三角洲湿地生态系统健康评价

以生态系统健康及压力 -状态 -响应 (PSR)模型作为研究方法 ,根据湿地生态系统的特点 ,建立一套湿地生态系统健康评价指标体系。以遥感数据及统计监测数据为基础 ,以小流域为评价单元 ,采用 RS和 GIS技术 ,对每个小流域湿地进行单因子和综合评价 ,揭示盘锦市湿地生态系统健康状况的空间分布规律。研究结果表明 :(1)辽河三角洲盘锦市湿地生态系统健康相对较好的区域面积占 2 2 % ,相对一般的占 5 2 % ,相对较差的占 2 6 %。 (2 )双台河口国家级自然保护区湿地生态系统健康相对较好 ,但其中局部地区湿地生态系统健康已经受到威胁 ,健康状况转为一般。 (3)辽河三角洲湿地资源破坏的主要原因是水稻田开发与油田开发     

基于景观地形的小流域单元减灾调控评价研究

近年来,中国诸多大中城市内涝灾害频发。武汉市作为城市内涝频发的典型城市,其建成区地表高度（20.0~24.0 m）大多低于外江常年所处的洪水位高度（23.9 m）,在区域性暴雨条件下,极易引发内涝灾害。武汉由于其内涝典型性,2013年被列为全国31个重点防洪城市之一,2015年被列入首批海绵城市试点城市之一。从城市内涝发生机理出发,以水文角度的小流域单元作为内涝风险区划的基本单元,利用小流域单元分析武汉市景观地形要素（地表高程、地表起伏度、地表粗糙度）与城市内涝积水密度的相关性及其影响程度,量算统计出小流域单元的内涝风险等级。基于此,提出武汉市小流域单元减灾地形调控评价。以武汉市作为城市内涝问题的研究案例,以期为武汉市内涝缓解提供新的思考路径,具有典型性和必要性。     

中国中东部平原亚热带湿润区湖泊营养物生态分区

湖泊营养物生态分区是实现湖泊分区控制的前提和基础。以中国中东部平原亚热带湿润区为案例区,根据区域特点,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,对各指标进行归一化得到各指标数据的分值;采用AHP方法确定各指标的权重值,结合各指标分值计算栅格尺度上湖泊营养物生态分区综合评价分值;根据研究区域DEM数据划分小流域,将栅格尺度的湖泊营养物生态分区综合评价分值投影到小流域尺度上,采用双约束空间聚类算法对小流域尺度上湖泊营养物生态分区评价分值进行聚类得到湖泊营养物生态分区结果。结果表明:(1)AHP可以用来确定复杂指标体系中各指标的权重,适合用于确定湖泊营养物生态分区指标体系中各指标的权重;(2)采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;(3)根据自然地理条件、土地利用和人类活动强度的不同,可以将中东部平原亚热带湿润区划分为长江中下游平原湖区、湘赣平原丘陵湖区、湘渝山地湖区、四川盆地湖区、川西—大巴山山地湖区5个营养物生态区。     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义。本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981—2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分析土壤侵蚀模数与3类9个景观格局指标的关系。结果表明: 研究期间,在5种景观类型中,耕地和林地面积的时空变化主导了南沟小流域景观格局的演化,并且影响整个小流域的聚集分散程度;南沟小流域的土壤侵蚀量逐年减少,1981—2018年土壤侵蚀面积减少29.7%,侵蚀模数减少61.2%,且有73.4%的区域土壤侵蚀强度减轻;耕地和林地面积的变化决定了整个小流域土壤侵蚀模数的变化,其景观格局指数的变化方向与该景观类型土壤侵蚀的变化方向一致;退耕还林草工程是流域景观格局变化、土壤侵蚀减轻的主要原因,特色开发治理可以减弱局部地区土壤侵蚀强度。景观类型的合理化配置能有效地防治小流域土壤侵蚀,将其与特色治理开发相结合有助于实现小流域可持续高质量发展。     

南方丘陵区小流域生态系统杂草物种多样性的空间分布特征

以开发利用程度较高的浙江德清排溪冲小流域为研究范例,采用网格化样框取样的调查方法和GIS技术,研究了南主丘陵区小流域生态系统的杂草生物多样性的分布格局,结果表明小流域内杂草多样性呈现明显的空间分布特征,稻田杂草多样性最低,坡地次之,稻田与坡地的交错带杂草物种最丰富,坡地中开发利用程度高的茶园和竹园杂草多样性较高,新开发的果园和旱地作杂草物种较少。     

侵蚀环境小流域生态经济系统健康定量评价

生态经济系统健康是黄土丘陵区侵蚀环境下水土保持与生态建设的目标.在分析侵蚀环境下生态系统健康特征和诊断指标筛选原则的基础上,从资源环境支持、社会经济人文影响和生态综合功能3个方面,选择17个因素作为参评因子,建立了一套适合于侵蚀环境小流域生态经济系统健康诊断的指标体系.以均方差决策法确定各指标的权重,运用递阶多层次综合法、线性加权函数法分别建立二级层次和综合指标健康诊断模型——健康指数.分析研究侵蚀环境小流域生态经济系统健康动态,结果表明,该环境系统健康状况相对稳定,健康指数呈逐年波动式上升趋势（由1985年的0.370增大到2003年的0.573）,具有较强的可持续发展能力.同时,以现实生态经济最佳水平为目标,引入障碍度、优势度等概念,运用通经分析对该环境小流域系统健康进行障碍和优势诊断,并据此提出了建设对策和建议,为该环境小流域生态环境建设提供科学依据.     

水资源利用与保护的途径--流域管理

为了促进水资源的利用与保护 ,美国率先提出了流域管理 ,目前是水资源管理的主要模式 ,在世界上得到了广泛应用。在描述流域管理的萌芽、发展历程、目标、基本思想的基础上 ,介绍了国内外先进的技术手段和国外流域管理的成功典范———美国流域保护规划和澳大利亚全流域管理方法。我国水资源质量现状表明 ,我国目前水资源缺乏有效管理 ,流域管理尚未贯彻到水资源管理的全过程中 ,存在较多问题。为了完善流域管理 ,加强非点源污染管理、流域评价、土地利用规划和完善相关法律是当前的主要任务。只有从我国流域管理现状出发 ,把流域管理作为水资源利用与保护的主要途径 ,才能做到水资源的可持续发展。     

黄土高原小流域生态-经济重建模式的尺度概念和方法

对黄土高原地区11个水土保持和生态重建科研攻关试验区近20年的研究结果表明,试区设置的区划尺度过粗和小流域治理典型尺度过小,缺乏中尺度研究和不同尺度间模式及内容转换的方法,是典型模式推广不理想的一个重要原因．针对小流域治理在尺度上的局限性,提出相似度尺度推绎和多尺度互补研究等设想,并进行了初步的研究．     

黄土高原不同植被覆盖对流域水文的影响

以山西省吉县蔡家川流域为对象,研究了植被覆盖类型对流域水文的影响.结果表明:不同植被覆盖的流域年径流系数分别为:林地流域1.6%～2.3%,以农、牧为主的流域3.1%～3.9%;各流域基流系数差异显著,人工林流域为零,次生林为主的流域1.0%～1.5%,以农、牧为主的流域2.5%～2.8%;在雨季人工林流域的径流总量是次生林流域的3.37倍、农地流域的1.9倍,而农地流域的基流量是次生林流域的2.2倍;短历时高强度降雨条件下,人工林流域、次生林流域地表径流量分别是农地流域的10.8倍和2.2倍;在历时较长的暴雨条件下,人工林流域单位面积上的洪峰流量是农地流域的3.4倍,次生林流域的6.9倍;在长历时、大雨量条件下,农地流域的径流量是次生林流域的1.8倍.水平梯田的水源涵养功能与次生林植被相当,次生林植被的水源涵养功能远好于人工植被,在水资源短缺的黄土高原应提倡植被的自然恢复.     

浑河上游不同类型农户氮负荷特征

选取浑河上游大伙房水库上游的小流域为研究区域,对农户氮素非点源污染特征进行了分析.根据氮素流动的特点,将农户分为养殖型农户、蔬菜种植户、传统种植户3种类型.氮素污染负荷顺序为:养殖型农户(348 ±76 kg·hm-2·a-1)＞蔬菜种植户(307±127kg·hm-2·a-1)＞传统种植户(213±126 kg·hm-2·a-1).不同农户农田氮损失量的大小顺序为:蔬菜种植户(256±21 kg hm-2·a-1)＞养殖型农户( 188±52 kg·hm-2·a-1)＞传统种植户(168±65 kg·hm-2·a-1).表明,该地区的蔬菜种植户、养殖型农户对水体质量影响较大,是氮素非点源污染重点防治对象.在农户氮排放中,居民生活排放的氮素占28%,农田氮损失占72%,说明农田是主要的氮污染源,但居民生活的氮素污染也不可忽视.该研究范围内最佳氮循环的临界值为395.5 kg hm-2·a-1,此时的总流动量是1883.3 kg·hm-2·a-1,氮素输出是376.7 kg·hm-2·a-1.     

降水中的PH值和金属元素在松柏混交林内变化动态

 本文以日本滋贺县大津市桐生自然保护区的日本赤松(Pinus densiflora)、黑松(Pinus thunbergii)、扁柏(Chamaecypari sobtusa)混交林小流域为研究地,以若女自然保护区内荒山小流域为对照地。通过对两个小流域为期一年的定位观测研究,测定了林外降水、流出水、穿透水、树干流中的pH值、电导率、钾、钠等14种金属元素以及硅、硼非金属元素。研究结果表明,松柏混交林生态系统和花岗岩发育形成的土壤对雨水的pH值和金属元素等均具有较大的影响,但松柏混交林生态系统对其影响大于荒山。此外,系统内大多数元素的收入大于支出,呈积累趋势。     

黄土丘陵沟壑区生态-经济背景以及小流域优化生态-生产范式

在全面分析黄土丘陵沟壑区生态经济敏感带的自然环境、社会经济环境的基础上,深入探讨了区域的优势景观单元--小流域的景观结构和功能,由此提出了构建小流域生态--生产范式的几项原则及范式内容.其中包括以下几项原则:水分平衡和高效利用原则、农林牧复合系统原则、区位优化原则等.范式内容强调小流域景观单元的空间异质性和等级特点,主要包括以村庄为中心的高效农业生产圈层结构模式、坡面梯状生态经济带建设模式、流域生态经济水平生产模式、流域之间高效能流物流点-轴发展模式以及流域与外界环境的核心边缘发展模式.     

DEM栅格分辨率和子流域划分对杏子河流域水文模拟的影响

以黄土丘陵沟壑区杏子河流域为研究区,采用数字滤波法分割了杏子河招安水文站1958—1974年的基流量,评价了SWAT模型在该流域水文模拟的适用性,并分析了DEM栅格分辨率和子流域划分对SWAT水文模拟的影响。结果表明,SWAT模型适用于该流域年河川径流、地表径流、基流及产沙量的模拟。当DEM栅格分辨率在20—150 m之间时,SWAT能有效地模拟年河川径流、地表径流、基流及产沙量,各水文要素模拟结果的R2和NSE分别在0.93和0.51以上,RSR在0.43以下;而当栅格分辨率大于150 m时,各水文要素的模拟效果存在差异。子流域划分对流域产流模拟影响较小,而对产沙模拟影响较大。当子流域提取阈值在12—100 km2之间时,不同的子流域划分对产沙量几乎没有影响,若超出该阈值范围,模型会低估产沙量。因此,可针对不同的水文要素选择合适的DEM和子流域提取阈值,以提高模拟精度和运行效率。     

锡林河流域综合管理信息系统研发与应用

流域综合管理信息系统是集成多主题流域信息,服务流域综合管理决策的工具。本文基于GIS技术,设计了锡林河流域水质评价、流域分析和灌溉需水估算模型,研制了锡林河流域综合管理信息系统,并在系统中集成了数据管理、查询、更新、处理、模型分析和输出等多种功能,在栅格水平上实现了模型参数的输入、传递、计算及显示与分析。其中,水质评价模型以遥感影像为基本信息源,实现水质评价指标实时监测与估算,应用影响因子与水质评价指标的回归系数,分析影响水质变化的关键影响因素;流域分析模型具备确定流向、估算流域累积流量并判定流域分区等功能;农业灌溉需水计算模型实现了在已有降雨条件下锡林河流域年灌溉需水量的估算。锡林河流域综合管理信息系统为该流域现代化管理和综合治理提供了决策参考。     

亚热带典型流域C、N沉降季节变化特征及其耦合输出过程

大气湿沉降是流域生态系统水体中碳氮的重要来源,对生态系统的健康及稳定性有很大的影响。通过对江西千烟洲典型亚热带流域降雨过程的碳、氮湿沉降和径流过程的季节性动态特征进行监测分析,探讨流域沉降、径流输出的C、N耦合及平衡关系。结果表明:千烟洲香溪流域降雨径流中碳氮浓度明显低于雨水,流域大气降水中DOC浓度和TN浓度呈极显著正相关关系。香溪河流域常规水体C∶N均值为2.81,远低于根据Redfield比率得出的适宜浮游生物生长的C∶N(6.6左右),说明外源性N输入导致该流域水体环境处于N过量的状态,长期输出会提高下游鄱阳湖水系的营养化程度。降雨过程对流域碳输入输出平衡影响较小,对氮输入输出平衡的影响较大。流域湿沉降DOC年输入量为69.41 kg hm~(-2)a~(-1),TN湿沉降通量为77.23 kg hm~(-2)a~(-1),碳氮沉降水平受区域降雨量及空气污染情况控制。香溪流域生态系统截留的沉降TN占当地氮肥年均使用量的33.13%,大气降水对亚热带流域生态系统的大量营养物质输入不容忽视。