基于INVEST模型的资水流域产水量及其对环境响应的评估分析

资水流域属于亚热带湿润地区,植被覆盖度高,降水丰富,径流量大。通过对资水流域产水量定量化评估,有利于合理规划流域水资源,促进流域经济发展。基于INVEST模型的产水量模块(Water yield),研究了2005年、2010年、2015年资水流域的产水量情况,并根据背景分析法,模拟了降水量和土地利用变化情况下对产水量的影响。结果表明,2005—2015年,产水总量先降低后升高,但变化幅度不大,2005年、2010年和2015年平均产水量分别为1153.39、973.81、1102.37 mm,产水总体积分别为332.17×10^(8)、280.45×10^(8)、317.48×10^(8)m^(3);产水量的空间格局为北高南低,从娄底市以北到益阳市产水量较高,娄底市以南到邵阳市产水量相对较低。通过背景分析发现,2005—2010年、2005—2015年、2010—2015年,土地利用变化对产水量的贡献分别为为8.57%、38.80%、10.06%,降水量变化对产水量的贡献分别为91.43%、61.20%、89.94%,降水量对产水量的影响较大,土地利用对产水量的影响较小。

1990~2016年湘江流域水质时空变化及驱动因素分析

为探讨湘江全流域水质时空变化特征及其驱动机制,收集湘江流域1990~2016年共26年113个站点16个水质参数数据,采用水质指数法等对流域水质进行综合评价并识别其主要污染物,分析其形成机制,重点剖析水位和土地利用格局对水质的驱动作用.结果表明:(1)研究期间湘江流域整体水质等级为“良好”.时间上,水质呈现出先恶化再改善的变化态势,1990~2003年为水质恶化阶段,2004~2016年为水质改善阶段;水质季节变化不明显,丰水期水质波动较大.空间上,干流水质污染负荷从中游、下游和上游依次减小.上游支流水质最好,水质较差区域主要分布在中下游支流河口处,尤其是有多条支流汇流的地方.(2)有毒重金属具有毒性、持续性和生物累积性的特点,在水体中若超过一定浓度就难以净化,对自然环境和人类健康都危害极大.毒性金属指标(CI1)是影响湘江水质的主导因素,其中汞(Hg)和镉(Cd)是影响湘江流域整体水质的主要参数.(3)水位通过稀释环境参数对湘江水质产生正面影响,土地类型对重金属浓度影响不大,林地可以起到改善水质的作用,草地在较大尺度范围(≥5 km)与高锰酸盐指数存在负相关,流域内水体、耕地和不透水面面积的增加使得水体粪大肠菌浓度偏高的概率增加.(4)土地利用方式对水质的解释能力呈现出随缓冲区尺度增大而增强的态势,在河岸带10 km缓冲区尺度上,土地利用方式对水质的解释度最高,是湘江水质治理的有效尺度.研究显示,湘江流域重金属污染与其他污染驱动因素不同但区域差异均较明显,因此污染治理应分类和因地施策.