基于“源-汇”景观的典型半城市化小流域非点源污染风险评价

小流域的水质恶化主要由点源污染和非点源污染引起,随着点源污染控制水平达到一定程度后,非点源污染已成为首要污染源。当前对非点源污染的管控仍存在难监测和难治理的问题,明晰非点源污染发生风险以及背后的原因是亟需解决的问题,因此开展非点源污染风险分析和评价具有重要意义。采用高分辨率影像解译了2010年、2015年和2020年三期厦门市后溪流域土地利用数据;基于"源-汇"景观格局方法计算研究区网格单元的网格污染指数（GPI）;结合土地利用变化数据分析非点源污染风险的时空变异,对风险区成因进行了分析。研究结果表明：当前,"汇"景观占流域面积的67.86%,非点源污染发生风险分布呈现北低南高;十年中,非点源污染风险呈现上升趋势,目前非点源污染发生风险处于低风险水平（GPI=0.27）。通过分析风险区的土地利用构成发现耕地面积的缩减（减少67.08%）和建设用地面积扩张（增加43.02%）是污染风险发生变动的主要原因。计算了风险区转移矩阵,发现非点源污染发生风险区呈现出中高风险区向低风险区和"汇"景观区域转移的趋势。基于"源-汇"景观格局理论计算的网格污染指数（GPI）可以有效地对流域非点源污染风险值进行表征,是评价和分析流域非点源污染发生风险的可用方法。     

太湖一级保护区非点源磷污染的定量化研究

采用田间实验与实地调查相结合的方法,研究了太湖一级保护区武进市雪堰镇水稻季节各种类型非点源磷污染的负荷分配情况。结果表明,雪堰镇各种类型农业非点源污染中,农田磷排放总量为1313kg,占排放总量的56．2％;农村居民磷排放总量为442kg,占排放总量的18．9％;城镇居民磷排放总量为518kg．占排放总量的22．2％;养殖业磷排放总量为62kg,占排放总量的2．7％．在当前的非点源磷污染治理中,除采取有力措施控制农田养分外,对于城镇和农村居民生活污水和人粪尿的排放也应引起重视。     

石头口门水库流域土地利用／覆被变化对非点源污染负荷的影响

应用L-THIA (Long-Term Hydrologic Impact Assessment )模型,模拟吉林省石头口门水库流域1986 年至2000 年的非点源污染负荷,定量评价土地利用/覆被变化对非点源污染负荷的影响.研究结果表明:1 )1986 ～2000 年期间,研究区土地利用/覆被变化的主要特点为:水田和旱田增加,草地和裸地减少;土地利用/覆被变化对非点源污染负荷的影响非常显著;2 )1986年、1995 年、2000 年三个时段内研究区各非点源污染负荷呈现先增加后减少的趋势,泥沙和总氮的变化幅度较大,总磷的变化幅度相对较小;整个研究时段内表现为总磷的变化幅度大于泥沙和总氮;3 )农田、林地、居民地的变化对非点源污染负荷影响明显,属于非点源污染的敏感区,其面积的较小变化均可引起污染负荷的较大变动;4 )林地和草地转化为农田导致各非点源污染物负荷均增加,其中草地转化为农田的区域较小(5 km2 ),但导致总磷污染增加了255.52 kg ;农田变为居民地和林地导致污染负荷减少,林地转化为草地使得泥沙、总磷污染增加,总氮污染减少.     

基于SWMM模型的沈阳典型小区非点源污染情景模拟

随着城市化发展,城市非点源污染占流域非点源污染比例不断增加,正成为研究的热点和难点。本研究基于实测和分布式水文模型SWMM结合方法,在3S技术的支撑下,以沈阳市典型居民小区为例,构建城市非点源污染负荷计算模型,并分析了不同降雨事件重现期和雨型条件下降雨径流及非点源污染负荷变化特征。结果表明,构建的SWWM模型精度较高,纳什效率系数(NSE)达到了0.7以上;TSS、TN、TP和COD的模拟精度较好,对重金属的模拟效果较差。降雨量增加对污染排放影响显著,降雨量由0.25年一遇增加到5年一遇,径流量增加了274.13%,同时TSS、TN、TP和COD分别增加了83.18%、119.37%、103.15%和78.07%;不同雨型降雨对污染浓度峰值产生过程存在影响,雨峰越靠前,污染物的峰值浓度越大。本研究结果能够对城市非点源污染负荷核算和海绵城市建设提供科学依据。     

土地利用变化情景下浑河-太子河流域的非点源污染模拟

近年来非点源污染已经成为水污染的主要来源,对非点源污染发生机理和控制方法的研究有着重要的科学和现实意义.为了研究不同土地利用方式对非点源污染的影响,本文基于土地利用变化模型CLUE-S模拟了城市规划、历史趋势和生态保护3个预案下浑河-太子河流域土地利用未来变化.应用SWAT模型对非点源污染进行了模拟研究,并结合实测数据对模拟结果进行了评价.结合两个模型研究了3个土地利用预案下非点源污染对土地利用和景观格局变化的响应.结果表明: SWAT模型在浑河-太子河流域模拟精度较高,该模型在研究区具有适用性.城市规划和历史趋势预案下非点源污染负荷不断增加,城市规划方案下最高,生态保护预案下非点源污染负荷呈不断下降趋势.不同土地利用和景观格局对非点源污染有一定的影响,科学合理的生态建设能够有效减少非点源污染负荷.研究结果可以为流域的非点源污染研究提供案例,为非点源污染防治和最佳管理措施的制定提供科学依据,为相关政策制定提供参考.     

厦门市海岸带水污染负荷估算及预测

综合采用灰色模型、曲线回归等预测方法,建立了基于厦门市海岸带特征的主要污染源水污染负荷估算及预测模型,并采用厦门市历年统计数据对模型加以验证.对厦门市近岸海域近10年的废水和主要污染物质排放量估算的结果表明:万元产值工业废水排放量呈逐年下降的趋势,而各污染物的排放总量却逐年缓慢增长;在点源污水排放总量预测中,约76%的氮、磷来自于生活污水;在非点源污染负荷中,农业非点源中的氮、磷负荷占较大比例,城市非点源污染负荷比例最小.2005年厦门海岸带各污染源产生的氮污染负荷大小比较结果为:生活污染源>农业非点源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源,磷污染负荷则为:农业非点源>生活污染源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源.     

基于增强回归树的流域非点源污染影响因子分析

地表水的非点源污染在点源污染不断得到控制的前提下已经成为水环境污染的首要问题.非点源污染影响因子的复杂性及不确定性一直是流域非点源污染研究的重点和难点.本文利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,以辽河子流域汎河流域为例,模拟了2003—2012年的非点源污染状况,对其空间分布状况进行了分析,并应用增强回归树的方法定量分析各种影响因子(坡度、土地利用类型、高程和土壤类型)对该流域非点源污染的贡献率.结果表明: 在汎河流域,非点源污染呈现较高的空间异质性,其中总氮的空间分布差异较大,总磷的空间分布差异较小.坡度因子与载体泥沙、总氮和总磷均呈极显著正相关关系(P<0.01),对泥沙和总磷有显著影响,其贡献率分别为46.5%、38.2%;土地利用因子对载体泥沙、总磷的负荷量有重要影响,其贡献率分别达到27.2%、35.3%;高程较低、坡度较缓的耕地地区易产生较高的总磷负荷量;褐色土壤最易流失总磷,而草甸土易流失总磷,且易受泥沙侵蚀.本研究利用增强回归树模型克服了流域非点源污染影响因子的复杂性,可加深对非点源污染产生机制的理解.     

坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明: 由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg ,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°～15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°～35°区间,5°～8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°～8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.     

用生态工程技术控制农村非点源水污染

非点源污染的本质是农村生态系统的严重失调,生态工程技术是进行流域生态修复,强化物质循环的有效方法,非点源污染的治理策略有控制径流污染和控制源头污染两个方面。本文介绍了多水塘系统,植被缓冲带,湿地系统,生态农业、坡面生态工程和污染物生态处理6种生态治理技术,它们的有机结合可形成控制非点源污染的流域生态工程,执行时,应该因地制宜,还要加强资金、管理和教育的投入。     

基于流域单元的海湾农业非点源污染负荷估算——以莱州湾为例

生产力较高、生物多样性丰富、人类利用较早的区域之一,也是全球生态系统中最有价值和最受人类关注的区域之一。同时,海湾也是全球变化反映最敏感、陆海相互作用过程最激烈的地带,是人类活动最频繁的地域。开展海湾入海污染物总量控制研究对保护海洋环境和维护生态健康,协调和促进沿海经济发展与海洋的合理开发利用,实现海洋经济的可持续发展具有重要意义。入海污染物总量是开展海湾环境保护的重要指标,因进入海湾的河流往往较多,河流入海污染物的估算受监测频率、流量的季节变化等因素影响,存在很多困难。农业非点源污染是我国海湾入海污染负荷的重要来源。基于DEM(SRTM Data,90 m分辨率),借助美国ESRI公司的ARC/INFO软件中的ArcHydro模块,进行莱州湾主要入海河流水文分析,利用GIS提取河网,划定流域边界,并划分汇水区和子流域,为流域农业非点源污染入海总量的估算提供基础数据平台。在此基础上,与该流域土地利用专题图叠加,计算各个子流域内不同土地利用类型的面积,利用主要污染物排放系数和入河系数,估算农业污染入海总量。结果表明:COD、NH3-N、TN和TP的每年入海排污总量分别约为236933、23956、53684 t和15922 t。COD、NH3-N、TN和TP的排放量占总排放量的比例分别为71.69%、7.25%、16.24%和4.82%,这说明莱州湾入海主要污染物为COD。在陆海统筹理念指导下,以入海河口为源头,采取溯源追踪的思路,确定影响海湾入海污染负荷的流域单元,提供一种海岸带地区农业非点源负荷估算方法,可为莱州湾入海污染物总量调控提供科学依据,也可作为海岸带综合管理过程中确定陆地范围的参考。     

Doubling protected land area may be inefficient at preserving the extent of undeveloped land and could cause substantial regional shifts in land use

Projection of land use and land-cover change is highly uncertain yet drives critical estimates of carbon emissions, climate change, and food and bioenergy production. We use new, spatially explicit land availability data in conjunction with a model sensitivity analysis to estimate the effects of additional land protection on land use and land cover. The land availability data include protected land and agricultural suitability and is incorporated into the Moirai land data system for initializing the Global Change Analysis Model. Overall, decreasing land availability is relatively inefficient at preserving undeveloped land while having considerable regional land-use impacts. Current amounts of protected area have little effect on land and crop production estimates, but including the spatial distribution of unsuitable (i.e., unavailable) land dramatically shifts bioenergy production from high northern latitudes to the rest of the world, compared with uniform availability. This highlights the importance of spatial heterogeneity in understanding and managing land change. Approximately doubling the current protected area to emulate a 30% protected area target may avoid land conversion by 2050 of less than half the newly protected extent while reducing bioenergy feedstock land by 10.4% and cropland and grazed pasture by over 3%. Regional bioenergy land may be reduced (increased) by up to 46% (36%), cropland reduced by up to 61%, pasture reduced by up to 100%, and harvested forest reduced by up to 35%. Only a few regions show notable gains in some undeveloped land types of up to 36%. Half of the regions can reach the target using only unsuitable land, which would minimize impacts on agriculture but may not meet conservation goals. Rather than focusing on an area target, a more robust approach may be to carefully select newly protected land to meet well-defined conservation goals while minimizing impacts to agriculture.     

A review of global potentially available cropland estimates and their consequences for model‐based assessments

The world's population is growing and demand for food, feed, fiber, and fuel is increasing, placing greater demand on land and its resources for crop production. We review previously published estimates of global scale cropland availability, discuss the underlying assumptions that lead to differences between estimates, and illustrate the consequences of applying different estimates in model‐based assessments of land‐use change. The review estimates a range from 1552 to 5131 Mha, which includes 1550 Mha that is already cropland. Hence, the lowest estimates indicate that there is almost no room for cropland expansion, while the highest estimates indicate that cropland could potentially expand to over three times its current area. Differences can largely be attributed to institutional assumptions, i.e. which land covers/uses (e.g. forests or grasslands) are societally or governmentally allowed to convert to cropland, while there was little variation in biophysical assumptions. Estimates based on comparable assumptions showed a variation of up to 84%, which originated mainly from different underlying data sources. On the basis of this synthesis of the assumptions underlying these estimates, we constructed a high, a medium, and a low estimate of cropland availability that are representative of the range of estimates in the reviewed studies. We apply these estimates in a land‐change model to illustrate the consequences on cropland expansion and intensification as well as deforestation. While uncertainty in cropland availability is hardly addressed in global land‐use change assessments, the results indicate a large range of estimates with important consequences for model‐based assessments.     

山地社区土地资源可持续管理评估

从联合国粮农组织提出的土地资源可持续管理目标出发 ,采用层次分析法 (AHP) ,以西双版纳地区爱尼族大卡老寨为研究点 ,选择 4 1个因素作为参评变量 ,建立区域土地可持续管理评价指标体系。评估结果表明 ,目前大卡老寨的土地经营管理仍处于初步可持续管理的前期阶段。主要因为土地生产力过低 ,其他保护性、安全性、生产性均处于较低水平。作者针对提出了改变土地经营模式等参考建议 :1发展生态农业模式 ,提高土地生产率 ;2应用科技成果 ,提高良种普及率 ;3保护耕地 ,推进规模经营 ;4充分发挥森林的经济、生态和社会效益 ;5提高人口素质 ,改变就业结构     

城市生态用地分类及其规划的一般原则

城市生态用地的规划布局是城市规划的难点之一,也是急待解决的问题.本文根据城市生态系统的特点,给出了城市生态用地定义,指出城市生态用地同时具有自然属性和社会属性,依据这个特点,将城市生态用地划分为服务型生态用地和功能型生态用地两大类型,并结合具体的城市生态规划对各种类型的生态用地规划进行了定性分析.     

基于RS与GIS的海南西部土地沙化/土地退化动态趋势研究

遥感和地理信息系统技术的发展为研究沙化／土地退化动态趋势变化提供了有效手段,以１９８７年和１９９８年的ＴＭ遥感资料为信息源,综合ＧＩＳ参与监督分类及目视读的方法,以ＧＩＳ为工具提取土地沙化／土地退化动态信息。结果表明海南省西部研究区土地沙化面积在减少,严重沙化区已基本得到整治,但由于对部分地区生态环境的保护不力,使得这些地区继续沙化同;同时,该研究区土地 化区明显的向着逆转的方向发展,但季雨林面积     

Extensive land use and the logic of the latifundio: A case study in Guanacaste Province,Costa Rica

Traditional explanations of extensive land use on large unproductive estates in Latin American have failed to understand important aspects of the economic and political logic behind such enterprises. This article examines the reasons for the low productivity of cattle ranches over a period which spans the consolidation of haciendas in a frontier zone and their subsequent integration into the international beef market. The persistence of extensive land use in a modern export economy is explained as resulting from characteristics of the world beef market, local ecology, the Costa Rican credit and tax systems, and the social composition and political power of the landowning class.     

城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例

城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统.城市的快速蔓延及强烈的人类活动显著地改变了城市的土地利用结构,进而严重影响了城市生态系统服务及人居环境.通过遥感、GIS技术及生态系统服务价值评估等方法,对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变进行定量评价.研究结果表明:1987-2007年间淮北市生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占城市面积的比例由91.45％降低至71.86％.1987-2000年,农田面积大幅度下降,而林地和水体都呈不同程度的增加趋势,建设用地面积增长迅速.2000-2007年,农田面积有所增加,林地和水体面积却明显下降,建设用地总面积虽然没有明显变化,但其聚集度显著增加.20年间,城市生态服务功能的价值呈现先增加后减少的趋势,在2000年达31.32亿元.2000-2007年,以废物处理和水源涵养功能退化最为严重.可见,城市土地利用结构的变化与生态服务功能密切相关,此结果可为淮北市景观格局优化及土地合理调控和管理提供一定的科学依据.