近50年滇池流域汛期降水时空演变特征分析

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结果表明:(1)近50年来,滇池流域汛期降水总体呈减少趋势,中部地区降水呈增加趋势,盘龙江上游的松华坝水库以上区域及南部地区降水呈减少趋势;(2)汛期降水年际变化存在31 a的主周期,中部主城区降水集中度高于南部地区;(3)汛期降水的中心整体呈现向东部、南部方向偏移的态势,且移动趋势显著;(4)滇池流域旱涝频发,尤其盘龙江中段昆明主城区为旱涝多发区。该成果对滇池流域水旱灾害防御及水资源管理具有参考意义。

滇池流域生态系统完整性变化及其驱动机理实证研究

滇池流域是长江水源的重要涵养地和我国西南的生态安全屏障,其生态系统完整性变化是整个流域生态系统质量和稳定性的重要体现,对生态系统保护和修复具有重要指导意义。通过ArcGIS空间分析、地理探测器模型和皮尔逊相关分析等方法,基于生态系统结构、功能和弹性三方面构建综合指数,评估2000—2020年滇池流域生态系统完整性时空变化,分析生态系统完整性演变的驱动因子及其作用机理。结果表明:(1)滇池流域生态系统完整性先下降后上升,但整体有所降低,其中结构完整性明显降低、生态系统弹性显著减弱。(2)生态系统完整性在空间上呈中部低四周高的分布格局,完整性高的区域分布在城市外围的山体,靠近滇池北部的中心城区则较低;全流域36.24%的区域完整性降低、35.31%的区域升高。(3)生态系统完整性的时空变化受自然条件和人文社会经济等多种因素的共同影响,高程、气温和土地利用变化是主导因子,完整性与高程呈正相关,与气温呈负相关,但土地利用变化的影响具有双重性。研究结果可为流域生态系统完整性评估提供新思路,同时为滇池流域生态系统的管护提供科学依据。

基于风险-质量的高原湖泊流域生态分区构建--以滇池流域为例

随着人类足迹不断延伸,高原湖泊流域人地系统三生空间冲突显著。以滇池流域为例,顾及流域三生空间冲突风险,基于三生空间景观格局和生态环境质量的变化,尝试引入四象限模型,结合热点分析,划分风险-质量综合生态环境分区。结果表明:(1)滇池流域三生空间冲突风险类型以较强为主,冲突曲线指数呈现倒“U”型,较强冲突比重不断下降。三生空间类型转换明显,生活空间共增长了312.23km^(2),主要是由于高原湖泊流域的快速城镇化使得生活空间大量挤占了生产和生态空间。(2)滇池流域生态环境质量总体呈现下降趋势,空间上以滇池为中心呈现高-低-高的分布特征。较高质量和高质量区面积减少了136.66km^(2);低质量区和较低质量区由699.65km^(2)上升到930.51km^(2),约占流域总面积的1/3。(3)基于三生空间冲突风险和生态环境质量两个维度将生态分区分为综合生态环境优质、良好、一般、劣质四类,四类区的空间分布连续性相对较好,尤以劣质区面积连续扩展的态势最为典型。针对不同生态分区提出差异化管理措施,为流域人地协调发展提供实践指导。

滇池流域农业绿色发展水平综合评价及影响因素研究

推动滇池流域农业绿色高质量发展,对促进滇池治理和生态环境保护具有重要的现实意义。本文以滇池流域的7个县区为研究对象,从资源节约、环境友好和高效发展三个层面,结合滇池流域农业绿色发展的区域性特征,构建了15个适合滇池流域农业绿色发展的评价指标体系,运用熵值法对滇池流域农业绿色发展水平进行综合评价,运用灰色关联分析法对滇池流域农业绿色发展影响因素进行排序。结果表明:(1)2015—2020年,滇池流域农业绿色发展水平得到提升,但发展并不稳定和不平衡;(2)环境友好发展水平相对较高,但是资源节约和高效发展依旧是短板,同时高效发展增速最慢;(3)影响滇池流域农业绿色发展水平最大的因素是环境友好,高效发展影响适中,资源节约影响最小;(4)具体指标中,影响最大的因素是农业服务业贡献率、农村人均可支配收入、农药施用强度、湖泊营养状态指数和森林覆盖率。

基于PCA-APCS-MLR模型的滇池流域地下水质量影响因素定量识别

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化了人为和天然因素对流域内地下水质量的影响程度.结果表明:①滇池流域约78%的地下水超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准,其中主要超标指标为铝(Al)、锰(Mn)和总铁(TFe).②通过主成分分析(PCA)提取了5类影响水质的主成分因子,分别为水岩相互作用因子(24.27%)、生活污水漏排因子(17.09%)、农业活动污染因子(12.24%)、地质环境背景因子(10.26%)和工业活动污染因子(9.14%),方差累积贡献率为73.00%.③利用APCS-MLR模型进一步量化了各类人为和天然因素对流域内地下水质量影响的贡献,5项因子对特征指标的平均贡献率分别为45.15%、70.76%、45.54%、54.1%和44.59%.研究显示,人类活动对地下水的过度开采及工农业活动是导致区域地下水质量下降的主要因素.

高原湖泊流域建设用地坡谱演变研究--以滇池流域为例

高原湖泊流域因受自然地理条件限制较大,建设用地不可避免地出现“向湖”“爬坡”扩张现象,通过构建建设用地坡谱可有效揭示其时空演变规律。以滇池流域为例,基于2000—2020年土地利用数据和基于DEM转化的海拔数据,借助陡峭度、均匀度、上限坡度等方法分析了坡谱演化特征,提出了加权爬坡指数(WBCI)以定量表征建设用地爬坡程度,并结合海拔区间的视角探究了建设用地扩张的空间分异及演变规律。结果表明:①滇池流域建设用地扩张显著,呈现以滇池北岸主城区为主核心,东岸呈贡区、南岸晋宁区为次核心的建设用地分布格局;②建设用地垂直空间扩张呈现两阶段特征,即先平地扩张后爬坡扩张。2000—2015年为向湖、降海拔扩张阶段(WBCI<0);2015—2020为爬坡、升海拔扩张阶段(WBCI>0)。③建设用地坡谱演变与海拔变化在流域尺度具有一致性,即爬坡指数变化趋势与建设用地分布的平均海拔变化趋势高度一致。但在区县尺度,建设用地爬坡扩张与海拔爬升存在明显的空间差异性。研究为城镇空间二维扩展向三维扩展提供新的思考和视角,也可为城镇空间用地规划及其生态环境效应评估提供支撑借鉴。

对滇池流域山水林田湖草一体化保护和系统治理的思考

滇池是“九五”时期以来我国重点治理的“三河三湖”之一,经过30年治理,水质明显改善,水生态系统演变趋势向好。然而目前,滇池流域“山水林田湖草”系统治理格局还未完全形成,流域生态系统韧性不足,水环境质量正处于进一步改善的瓶颈期。为探索滇池治理的未来发展路径,本文系统总结了前期滇池治理历程与成效,诊断了存在的主要问题,分析了滇池流域自然—社会复合生态系统特征,提出了滇池流域山水林田湖草一体化保护和系统治理的思路、目标、空间布局和重点任务,以期为新时期滇池流域水生态环境保护提供指导,也为其他城市型重污染湖泊流域从水污染防治向水生态保护的转变提供借鉴。

滇池流域传统村落景观基因的变异特征研究——以昆明海晏村为例

传统村落景观基因研究对乡村资源活化及文化保护传承有助推作用。以滇池流域海晏村为例,基于景观基因理论,运用实地调研、访谈、景观基因分析法探究景观基因特征并总结其规律,在已有研究基础上,从平面、立面、文化三个维度总结其变异特征及规律为:(1)平面基因受经济因素和自然因素影响较大,以融合型变异为主。(2)立面基因受社会因素影响较大,嵌入型变异显著。(3)文化基因受社会因素和经济因素影响较大,以融合型变异为主,伴随着变异后消亡的结果。基于此提出景观基因修复策略,以期为保护传统村落政策制定以及乡村振兴规划提供参考。

滇池流域大气氮、磷干湿沉降通量及入湖贡献

为了探究滇池流域氮、磷干湿沉降对滇池水体外源输入营养盐的贡献率,于2021年收集了滇池流域六大功能区的雨水及降尘,测定大气沉降中不同形态氮、磷质量浓度,分析滇池流域氮、磷大气沉降分布特征,并估算氮、磷干湿沉降全年沉降通量及对滇池入湖负荷的贡献。结果表明:流域内全年大气总氮(TN)、总磷(TP)湿沉降通量分别为20.244~220.938、1.155~65.826 kg/km^(2),干沉降通量分别为44.275~481.120、4.255~111.840 kg/km^(2);工业生产和矿产开发功能区分别为流域氮、磷干湿沉降通量最高的区域。溶解性无机氮(DIN)和溶解性无机磷(DIP)是大气沉降中氮、磷的主要形态;流域内氮、磷大气沉降入湖负荷分别为1018.92、88.88 t,其中滇池湖面大气直接沉降负荷占流域入湖污染负荷总量的3.70%和2.35%,流域其他区域入湖系数换算下大气沉降入湖负荷在流域河流入湖负荷中的占比分别为8.69%和6.26%。流域氮、磷大气沉降已逐渐成为滇池外源污染物的重要来源之一,深入掌握其时空分布特征及入湖贡献率是进一步加强流域管理和减轻湖体外源污染物输入的重要前提。

基于最小累计阻力模型和情景模拟法的滇池流域最小生态用地量化对比研究

最小生态用地是保障区域生态系统服务功能完整的关键性生态用地,量化最小生态用地对于维持区域生态系统健康与可持续发展具有重要意义。从最小生态用地的内涵解析出发,以生态系统服务功能视角为切入点,提出基于最小累计阻力模型(MCR)与情景模拟法的最小生态用地量化的研究框架,并以滇池流域为例进行实证分析。结果表明:(1)基于MCR模型,识别出研究区最小生态用地栅格数量为1275560,面积为1148.00km^(2),占流域生态用地面积50.68%,占流域总面积39.32%。(2)基于情景模拟法,比较占研究区总生态用地面积30%、40%、50%及60%的四种情景,识别出流域最小生态用地面积为1129.55km^(2),占流域生态用地面积50%,占流域总面积38.96%。(3)进一步对比分析发现:情景模拟法确定的最小生态用地在土地利用类型的分布特征方面表现出更高的稳定性和合理性,而在流域尺度上,MCR模型和情景模拟法确定的最小生态用地中占比最高的均为林地,分别为78.17%和47.32%;情景模拟法量化的最小生态用地的最大斑块面积指数、蔓延度指数及聚合度指数均大于MCR模型的,分别为10.62、39.57和93.39,表明情景模拟法确定的最小生态用地的优势斑块连接度更好,景观集聚程度更高,景观破碎度更小。

滇池流域河道生态补偿机制成效评价与完善对策

2017年4月起实施的昆明市滇池流域河道生态补偿机制,为市级层面小流域生态补偿机制的建立和实施提供了先行先试经验。为充分发挥生态补偿机制对河道水质改善的促进作用,采用定性定量相结合的方法,分析了昆明市滇池流域河道生态补偿机制建设运行情况和水环境改善效益,评估该机制的有效性,总结成效与存在的问题,提出机制完善的对策建议。研究表明:滇池流域河道生态补偿机制实施以来,河湖水环境明显改善、水质监测网络逐步健全、水环境管理能力明显提升,机制总体有效,但也还存在考核指标待优化、补偿范围不全面、补偿方式单一、监管评估和公众参与有待加强等问题,需要进一步完善补偿机制,多渠道筹集补偿资金,健全生态补偿绩效评价制度,促进形成可复制可推广的滇池流域生态补偿模式。

滇池流域森林防火通道管控及提升策略

以滇池流域为例,分析火灾发生情况、主要火源、野外用火方式、基础设施等现状,结果显示:森林防火通道存在分布不均,功能单一,基础设施薄弱,管控力度不够等问题。对此,提出了全面提升防火通道功能,科学规划布局,构建一体化森林防火基础设施,建立规范高效管控措施等对策,为森林防火通道管控及提升提供参考。

滇池流域人工造林典型模式研究

人工造林是造林绿化的重要手段之一,是滇池流域生态修复的重要举措。基于昆明市规划造林绿化空间调查评估成果,总结造林绿化现状及经验,并分析潜在造林绿化空间特征,结果显示,潜在造林绿化空间主要为灌木林地、其他林地、裸土地和裸岩石砾地等,具有分散、土壤瘠薄、分布于1900~2300 m海拔区间、石漠化严重等特点,提出滇池流域造林绿化树种及5个人工造林典型模式,旨在为造林绿化和生态系统保护修复提供参考。

滇池流域城镇区河流底栖动物群落结构及受干扰状况研究

研究城镇区域底栖动物群落结构特征及受干扰状况,对修复城市河流生态系统具有指示意义。以滇池流域为研究对象,基于2021年8月的底栖动物数据,采用优势度指数、生物多样性指数及丰度/生物量比较(ABC)曲线探究了底栖动物群落结构及受干扰状况。研究结果表明:①共鉴定出底栖动物39种,属于3门5纲,以节肢动物门为主,占物种总数的48.7%,水丝蚓属(Limnodrilus sp.)、摇蚊属(Chironomus sp.)等污染指示种为主要优势种。②多样性指数分析表明,流域生物多样性整体较低,Shannon-Weaver多样性指数、Margalef丰富度指数在各样点的差异较大,而Pielou均匀度指数各点差异较小。③ABC曲线分析表明,城镇区群落结构干扰程度总体为中度干扰并呈现出一定的空间差异,各河流按干扰程度可以划分为三类,一类为无干扰河流,占比25.0%;一类为轻度干扰河流,占比66.7%;一类为中度干扰,占比8.3%。④本研究结果可为滇池流域城镇区域河流的生态保护提供科学依据,下一步应结合相关环境数据,深入了解各环境类型与底栖动物群落结构的相关关系。

基于滇池流域排放标准的农村生活污水处理设计实践

通过农村生活污水处理设施排放标准和城镇生活污水处理设施排放标准的对比,确定适合滇池流域农村生活污水处理设施排放标准的污水处理工艺,为此类项目的设计工作提供借鉴。

滇池流域水文生态系统服务权衡与协同时空异质性及其归因分析

城市化扩张影响流域水文生态系统服务供给,导致水文生态环境压力增加。明晰滇池流域水文生态系统服务权衡与协同关系及归因,对于滇池流域社会经济发展与生态可持续管理的双赢具有重要意义。基于InVEST模型估算了滇池流域2000、2010、2018年碳存储、氮输出、土壤保持和产水量4种水文生态系统服务,分析了水文生态系统服务时空格局变化,利用双变量Moran′s I指数分析了滇池流域水文生态系统服务间时空异质性,通过冗余分析和条件效应分析等方法识别水文生态系统服务归因。结果表明:(1)水文生态系统服务的高值分布与土地利用覆盖有密切关系。(2)水文生态系统服务空间变化主要体现在滇池周边人类活动干扰强烈的区域,表现为氮输出、土壤保持和产水量增加,碳存储减小。(3)水文生态系统服务权衡与协同关系变化明显。碳存储和土壤保持为协同;氮输出和产水量先呈协同后呈权衡;产水量、氮输出均与碳存储和土壤保持为权衡,前者空间变化不明显,后者协同范围扩大,权衡范围缩小。(4)水文生态系统服务主要受多个因素共同影响,主要包括:高程、耕地比例、林地比例、建设用地比例。研究结果可为研究区水文生态系统环境治理和土地利用优化配置提供科学依据和决策支持。

滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响

土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002~2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002~2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km^(2),建筑用地面积增加279km^(2).2002~2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-Mg^(2+)型转变为HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-Ca^(2+)型,浅层地下水水质从I、II类下降至IV、V类,整体水质恶化.草地和林地与TN、NO_(3)^(-)-N呈负相关,表现为“汇”效应;建筑用地与TN、NO_(3)^(-)-N呈显著正相关(P<0.05),表现为“源”效应.可见,滇池流域土地利用空间格局变化显著影响着流域浅层地下水水质,建筑用地和耕地是导致滇池流域浅层地下水水质恶化的主要影响因素,合理规划、利用滇池流域土地资源对改善地下水水质具有重要意义.

滇池流域土地利用变化及其对水质影响研究综述

土地利用变化是影响地表水质的重要驱动因素,人类活动强烈的高原湖泊流域尤为突出。滇池流域是长江上游生态安全建设的重点区域之一,近几十年的快速城市化使水质急剧恶化,迫切需要对相关问题进行全面总结以实现区域可持续发展。通过关键词检索得到229篇滇池流域土地利用变化和水质研究的相关文献,系统分析研究内容与方法、土地利用变化特征及其水质效应,重点总结土地利用变化对水质的影响。结果表明:已有研究在土地利用分类体系、研究时间段、数据分辨率和水质参数选取等方面存在差异。但总体上,1974年以来滇池流域土地利用最明显的变化是建设用地持续增加和耕地持续减少,变化最敏感的地区是湖滨带。土地利用类型、强度和格局变化是导致水质下降的主要因素,对水质的影响具有非线性特征。未来应进一步加强滇池流域土地利用变化的水质影响机理研究,为优化流域土地利用和保护滇池水质提供重要支撑。

基于PSR模型和景观格局指数的滇池流域生态系统健康评价

以“压力-状态-响应”(PSR)概念模型为基础,构建了包括景观格局指数的3个子系统17个指标的评价指标体系,采用层次分析法测定权重,综合评价模型计算生态系统健康综合指数,确定2010—2017年滇池流域生态系统健康等级,并运用灰色关联度分析法确定主要影响因素。结果表明:(1)2010年、2015年、2017年生态系统健康指数分别为58.57、58.17、64.89,流域发生了亚健康状态向健康状态的转变;(2)3个子系统中,状态子系统权重为0.5,对整个流域生态系统健康评价的作用最为显著;(3)17个指标中,关联度>0.9的影响流域生态系统健康的主要因素包括城镇化率、土地垦殖系数、人口干扰度指数以及分离度指数、复杂度指数、均匀度指数、破碎度指数等景观格局指数,共计13个;其中,城镇化率是关联度最高的影响因子。将滇池流域划分为湖滨区、平坝区和山地区,根据不同区域影响因子的差异性提出相应的生态系统健康的管理建议。

基于CA-MC模型的滇池流域生态敏感性时空演变特征

【目的】探究滇池流域近30年间生态敏感性时空演变特征。【方法】定量分析生态因子的相互关系,基于1995年、2005年、2010年和2018年的遥感影像和基础数据,运用CA-MC模型、重心迁移及核密度进行分析。【结果】1995—2018年,滇池流域土地覆盖/利用、河岸缓冲区和景观指数敏感性均呈波动下降趋势,归一化植被指数敏感性总体升高,流域综合生态敏感性呈现高等级向低等级转化的特征。不敏感、轻度敏感和中度敏感性区域面积整体上升,分别增加2.10%、0.47%和11.20%;高度敏感性区域面积波动下降,减少13.77%。各级生态敏感性重心转移及核密度分布差异显著,不敏感和轻度敏感性区域向西北方向迁移,中度敏感和极度敏感性区域向西南方向迁移,高度敏感性区域向东南方向迁移。通过CA-MC模型推演,2018—2026年滇池流域敏感性空间演变,总体敏感性等级缓慢上升。【结论】研究区域生态敏感性演变过程能够及时了解区域生态演变规律,提出生态保护策略。