基于SWAT模型的三峡库区大流域不同土地利用情景对非点源污染的影响研究

非点源污染对三峡库区流域的水环境污染起到主导作用。本文将SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究中,以2005年土地利用现状为基准设定了6种土地利用情景,定量分析了不同土地利用措施对非点源污染的控制效果。首先采用三峡库区流域2002—2008年的水文、水质实测数据对建立的SWAT模型进行率定与验证,径流、泥沙、营养盐的评价指标ENS均达到令人满意的效果,表明SWAT模型应用于三峡库区流域是可行的。不同土地利用情景的非点源影响模拟结果表明,通过退耕还林措施将25°、15°、6°以上的耕地转化为林地可达到较好的非点源污染消减效果,考虑库区地处贫困山区,25°以上耕地退耕还林更为经济、可行;相同区域的草地转化为林地所产生的非点源污染要远远小于转化为耕地而产生的污染物,因此应严格控制自然植被退化为耕地的现象发生,否则会严重加剧库区污染状况;库区扩大林地范围的方案要有计划性、针对性,可在减少坡耕地的基础上进行,该措施能最大限度地减少库区非点源污染。本研究所得结论为政府科学合理的制定三峡库区流域非点源污染控制方案提供了重要科技支撑。

不同土地利用情景下岩溶水文水资源的响应研究

以贵州省普定县后寨河流域为例,采用基于落水洞的岩溶半分布式水文模型模拟了不同水平年在不同土地利用情景假设下的流域年、月径流量变化。结果表明,极端土地利用情景下各水平年在极端水田和极端林地情景下年总径流量明显减少,而极端裸岩使年总径流量增加相对不是很明显;对于相同的降雨条件,3种极端土地利用情景下模拟得到的流域年总径流量大小排列顺序为:裸岩>林地>水田;年总径流量在流域优化空间情景假设下较现状模拟值将减少,这主要是因为林地面积增加,裸岩面积减少;在极端情景假设和空间优化配置情景下土地利用变化对径流量的影响主要发生在夏、秋季节,对冬、春季影响较小;而且流域的水文响应敏感度都表现为:枯水年>平水年>丰水年。

村级土地利用情景决策系统及其应用

本研究试图构建一个村级土地利用情景决策系统,使该系统采用一种交互方式来探索村级土地利用配置问题。以重庆市渝北区龙兴镇为研究对象,运用3种多目标线性规划方法[目标规划法、逐步宽容约束法和Lu等的方法(文献[9]方法)]进行土地资源优化配置并评价其结果。结果表明:建立的村级土地利用情景决策系统可用各种方式将多个目标合并成一个单一目标,从而为给定问题提供不同的解决方案;对不同方法的资源优化配置结果进行了检查,以协调和权衡不同目标优先级情形下的冲突,使最终的决策更具有明确的指向性。只要研究区满足以下几个标准,村级土地利用情景决策系统就可以进行调整,以适用于新的研究背景:(1)研究区接近城市;(2)研究区有较为明显的旅游特征或潜质;(3)研究区是以农业生产为主的区域;(4)研究区有较多样的农业活动。村级土地利用情景决策系统是基于可用的信息和精确的方法,所以不仅使规划更加"透明",还整合协调了各种利益冲突。

基于SWAT模型的张家口清水河流域土地利用情景变化对径流影响研究

土地利用是区域气候和环境变化的重要影响因素。以3S技术为依托,分析25年来张家口清水河流域土地利用类型变化特征,建立了流域SWAT模型并评价了其在张家口清水河流域的适用性,通过设置5种土地利用变化情景,定量分析了张家口清水河流域主要土地利用类型对流域径流的影响。结果表明:SWAT模型在张家口清水河流域具有很好的适用性。1990—2015年,张家口清水河流域的土地利用类型以林地、草地和耕地为主,3种土地利用类型面积总和均占流域总面积的96%以上。其中林地对径流量的影响系数为1.908 m^3/(km^2·h),草地对径流量的影响系数为1.836 m^3/(km^2·h),说明林地和草地都具有截留径流的作用,且林地的作用大于草地;耕地对径流量的影响系数为3.168 m^3/(km^2·h),说明耕地对径流起增加作用。因此,合理开发耕地资源,保护林草资源有利于促进张家口清水河流域生态环境质量的改善。

辽宁省未来土地利用情景模拟及玉米生产潜力预测

为了探究未来耕地变化对粮食生产潜力的影响,进而保障未来粮食安全,本研究利用CA-Markov模型模拟了辽宁省2050年的土地利用情景,并利用全球农业生态区划(GAEZ)模型对2050年的玉米生产潜力进行预测,进而对2020—2050年辽宁省玉米生产潜力的时空变化特征进行预判。预测结果表明,未来30年辽宁省土地利用类型的变化以旱地和林地的减少(分别为29.78万hm^(2)和25.05万hm^(2))以及城乡工矿用地的增加(55.55万hm^(2))为主,地类的相互转化主要表现为其他地类向旱地转化,以及旱地和水田向城乡工矿用地的转化。基于2050年的耕地情景,预测辽宁省玉米潜在总产量和平均潜在单产分别为393.38万t和7830.56 kg·hm^(-2),其中北部和南部地区玉米平均潜在单产大部分在8000 kg·hm^(-2)以上,远高于西部和东部部分地区。2020—2050年,受耕地变化影响,玉米潜在总产量和平均潜在单产分别减少630.52万t和679.57 kg·hm^(-2),但在空间上大约近一半旱地的平均潜在单产仍有所增加。未来辽宁省应制定更多的生态环境保护政策,防止过度开垦及建设用地扩张现象的发生,进而在保证耕地资源数量和质量的前提下确保未来粮食安全。

多情景模拟下的长吉图地区生态系统服务评估

对未来土地利用变化与生态系统服务之间的关系进行深入研究对区域生态安全的保障和可持续发展至关重要。该研究基于长吉图地区2000—2020年的土地利用变化数据,采用InVEST模型和CA-Markov模型进行生态系统服务评估,并运用多情景模拟探讨未来趋势。研究结果如下:(1)2000—2020年,林地、耕地面积呈现波动减少趋势,其他用地类型的面积则呈增加趋势;(2)2000—2020年,生态系统服务方面,产水量呈现先增加后减少的趋势,生境质量呈现出衰退趋势,土壤保持量和粮食产量持续增加;(3)在3种情景下,耕地、林地、冰川和永久积雪都呈现减少趋势,而其他土地类型则呈增加趋势;(4)通过采用熵权法对3种不同情景下的4种生态系统服务的价值量进行综合评估,自然发展情景、耕地保护情景、生态保护情景的综合值分别为0.21、0.76、0.50。因此,耕地保护情景是最优的土地利用情景。

权衡生态保护与经济发展的土地利用多情景模拟

从土地利用视角切入,首先对龙门山过渡带的生态服务功能重要性与生态脆弱性进行了综合评价,采用自然断点法将生态服务功能重要性与脆弱性计算值进行分级,以此为基础结合研究区现状已划定生态保护区,划分生态综合评价等级为Ⅴ级的区域为规划约束情景下土地利用限制转换区,划分生态综合评价等级为Ⅳ级、Ⅴ级的区域为生态保护情景下土地利用限制转换区。设置自然发展情景研究区土地利用规律保持2010—2015年不变,规划约束情景在自然发展情景基础上将耕地、林地与水域、草地向建设用地转化的概率分别降低30%、20%与10%,生态保护情景在自然发展情景基础上将耕地向建设用地转化概率降低30%并补充于耕地向林地转化之上,将林地、草地向建设用地转化的概率降低50%。基于多情景土地利用模拟结果,提取待权衡用地斑块,划定生态综合评价结果Ⅴ级、坡度25°、地方林线海拔3500m为判定阈值,结合现状地类、主体功能区划定等因素进行多重逻辑判定,将多情景模拟结果进行集成,权衡判定后的集成方案既能很好地保护生态环境,又能较好兼顾研究区经济发展。

赣州不同情景土地利用变化对生态系统服务价值影响

城镇发展使得生态系统服务价值发生变化,甚至显著降低,模拟未来土地利用结构,能优化国土空间结构,提高生态系统服务价值。本研究以2010、2020年土地利用类型数据,利用土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型模拟不同情景下2030年土地利用状况。结果表明:4种情景下草地、未利用地都是减少,水体几乎不变,建筑用地栅格数都增加,其中基准和保护林地情景增加最多,均为25.66%,林地除保护农田基本不变外,其他三种情景变化几乎一致,增加均为3.07%;相比2020年,保护农田的生态系统服务价值降低了5.46亿元,其他三种情景的服务价值都增加,保护农田林地最高,为2901.82亿元,其他两种均为2893.07亿元。

基于SWAT模型的淮河上游土地利用变化情景的水文响应

淮河流域不合理的土地利用是导致水土流失的重要因素之一,探究土地利用变化下的水文响应规律是开展水土保持工作的重要前提。以淮河王家坝水文站以上流域为研究区域构建SWAT模型,并验证模型的适用性;对研究区耕地进行适宜性评价,结合2000年土地利用现状构造最佳土地利用情景;利用验证好的SWAT模型分析最佳土地利用情景、生态保护情景、土地利用现状情景的水文响应。结果表明,相比2000年土地利用,生态保护情景水文响应变幅较小,而最佳土地利用情景下41.29%的耕地转化为林地,年、月均地表径流和年、月均泥沙量减小,年、月均地下径流增加,年、月均蒸发量变化不大。说明最佳土地利用状态有助于提高研究区域涵养水源、保持水土的能力。

基于CLUE-S模型框架的土地可持续利用情景预测--以阳泉市郊区为例

土地持续利用是区域可持续发展的核心内容与重要基础,提高土地利用效率、优化土地资源配置是推动区域经济可持续发展的必要手段。土地利用规划在推动土地资源可持续利用方面发挥了重要作用。在现有土地利用数据的基础上,充分整合自然和社会因素的影响,全面考虑各土地利用类型的供需平衡关系,合理预测未来土地利用变化情景,特别是建立一个开放性的研究框架,是土地利用研究和规划实践中亟待解决的问题。本文以阳泉市郊区为例,提出简化的CLUE-S模型研究框架,探讨研究区不同发展路径下的土地利用变化情景,以期为土地利用规划提供决策依据。研究结果表明,在土地利用规划中,耕地优先原则、生态保护原则、效益提高原则依次为发展路径的先后选择顺序。较"生态涵养"及"超速掠夺"路径,"均衡发展"路径安排耕地18131.57hm2,安排建设用地14069.40hm2,可以满足阳泉市郊区在未来15年内粮食自给率上升27个百分点,国内生产总值年均增幅达到13%的用地需求,为最适宜发展情景。

北京市西北部生态涵养区未来土地利用及生态系统服务变化情景模拟

以北京市西北部生态涵养区为研究区,探讨未来的土地利用变化对生态系统固碳和产水量服务的影响。利用FLUS模型耦合马尔可夫链(Markov chain)预测了2030年自然演变、生态控制和城市快速发展情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型估算了2015和2030年3种土地利用情景下的固碳和产水量服务,最后评价了土地利用变化对生态系统服务的影响特征。结果表明,在城市快速发展情景下,建设用地面积的增长幅度最大(+39.57%),而林地在生态控制情景下预计增加152.38 km^2(+3.10%)。生态控制情景具有最大的碳储量和产水量(99.53×10^6Mg和361.50×10^7m^3),其中林地是重要的供给区域。城市快速发展情景下灌木林地单位面积变化对碳储量的影响强度最大,自然演变情景下未利用地单位面积变化对产水量的影响强度最大。本研究结果可以为决策者制定区域生态保护的土地利用政策提供参考。

基于土地利用变化情景的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以深圳市茅洲河流域为例

近年来频发的暴雨洪涝成为威胁城市可持续发展的主要灾害类型,而土地利用变化改变了区域原有的景观结构和水文过程,是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的重要诱因,定量探讨土地利用变化对暴雨洪涝灾害及其风险影响具有重要意义。以深圳市茅洲河流域为例,基于CLUE-S模型、SCS模型及等体积淹没算法等,对12种暴雨洪涝致灾-土地利用承灾情景下的城市暴雨洪涝灾害风险进行定量模拟。研究结果显示,相同土地利用空间格局下城市暴雨洪涝灾害随暴雨致灾危险性增加风险加剧显著;在同等致灾危险性水平下随建设用地面积增加,中等风险和高风险区面积均呈现较为明显的增加趋势,中、高风险区面积与建设用地面积的增加率表现出较高的协同变化特征;以50年遇危险性水平为例,随着建设用地面积由基期的15368.85hm^2增加至近期16076.07hm^2和远期16750.89hm^2,高风险区面积由254.07hm^2增加至276.48hm^2和286.2hm^2。由此可见,尽管暴雨强度的增加是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的根本诱因,但是以建设用地面积增加为表征的土地利用变化对暴雨洪涝灾害风险的影响不容忽视。

不同土地利用/覆被情景下生态系统减轻水库泥沙淤积的服务能力与经济价值模拟

以ArcGIS9.2为平台,构建了生态系统减轻水库泥沙淤积服务物质量和价值量评估模型。整合2000年的相关数据将此模型应用于二滩水库,并模拟了10种不同土地利用/覆被情景下集水区生态系统该项服务的能力和在水库使用年限内服务总价值的响应。结果表明:2000年,二滩水库集水区土壤保持量12.1亿.ta-1,高值区分布于雅砻江干流和支流水网附近。泥沙输移比在河道附近和水库周边较高。水库周边是最为主要的保沙区。水库使用年限内,集水区对于减轻二滩水库泥沙淤积服务总价值27.53亿元。集水区内不同结构类型的土地利用/覆被情景对保沙能力所产生的影响各异,模拟保沙量符合林地>草地>裸地>农田规律,农田保沙能力最弱,是二滩水库最为主要的产沙源。

不同土地利用变化情景模式对大洋河水土流失影响研究

基于分布式水文模型SWAT模型,以大洋河为研究流域,通过设定三种土地利用情景模式,定量分析了不同土地利用情景模式对大洋河水土流失的影响.研究结果表明：SWAT模型适合于大洋河流域水土流失模拟,模拟的水土流失相对误差小于20％,确定性系数达到0.5以上;土地利用情景模式Ⅰ（林地增加10％,旱地减少10％）下流域水土流失量减少6.8％～10.2％,土地利用情景模式Ⅱ（林地面积减少10％,草地面积增加10％）下流域水土流失量增加3.2％～7.9％,土地利用情景模式Ⅲ（林地减少10％,城镇用地增加10％）下流域水土流失量减少11.5％～15.2％,城镇用地对水土流失影响大于林地.研究成果对于大洋河流域水土流失治理和水土资源保护提供参考价值.

不同土地利用模式情景下贵州印江河流域生态水文响应研究

为定量分析不同土地利用模式情景对贵州印江河流域生态水文的影响,将降雨径流模型(SCS模型)和通用土壤侵蚀方程进行耦合,构建基于栅格的分布式水沙耦合模型,通过设定3种不同土地利用模式情景,定量分析不同土地利用模式情景下的生态水文响应。研究结果表明:构建的水沙耦合模型在研究流域具有较好的模拟精度,径流模拟相对误差均在10%以内,确定性系数0.7以上,泥沙负荷模拟相对误差均在20%以内,确定性系数0.5以上,模型满足水量和泥沙负荷模拟的精度要求;3种土地利用模式情景中,旱地面积增加10%,流域径流深增加11.5%,土壤侵蚀模数增加12.9%;林地和草地面积增加10%,流域径流深分别减少7.5%和6.3%,流域土壤侵蚀模数分别减少14.63%和6.78%,模型研究成果可以为贵州印江河流域生态保护提供参考价值。

海岸带土地利用模拟结果对元胞邻域的响应研究

通过元胞自动机(Cellular Automata,CA)动态模拟能够重建和预测复杂系统的全局结构及其演变。海岸带土地利用变化模拟是CA应用研究的重要领域之一。元胞邻域及其组合作为CA的必要组成部分,对海岸带模拟结果有显著影响。以半径为1,2和3的Moore邻域为例,测试并分析了模拟结果对元胞邻域的响应。研究表明:这种影响表现在3个方面:分别是元胞数量、空间形态和不确定性。小范围邻域组合模拟结果形态真实、不确定性较低,但是模拟变化容易过早终止;大范围邻域组合模拟结果形态真实性较差、不确定性较高,但是模拟结果能够保持延续。针对具体的模拟案例,元胞邻域的选择需要结合影响系统演变的全局因素而确定。模拟结果的响应特征不仅适合海岸带土地利用模拟,也适合其他类型的空间系统演变模拟。

小学美术教学中的情境教学策略

近几年,小学美术教学随着新课程改革的不断深入愈来愈受到相关教育工作者以及家长们的重视。而在我国现行的艺术教育中,“情景式”的地位日益凸显,其具体表现为“情景式”。在艺术教育中应用情景教学,既要充分发挥艺术学科的特色,又要反映中国民族的多元特色,更要注重对学生的跨领域、跨领域的全面素质的提高。在教育过程中,要运用情景教育,使自己成为一个全才的老师,运用想象创造情景,运用科技方法创造情景,运用启发问题创造情景;利用实际情景,利用情景,并在课堂上解答问题。

土地利用变化对鸟类栖息地连通性的影响--以鄂州市为例

土地利用变化是造成栖息地破碎、缺失与退化的重要原因。生态网络能保护重要栖息地,促进栖息地之间的物质与能量流动,对区域土地利用规划和生物多样性保护具有重要意义。以鄂州市为研究区,基于CLUE-S模型预测现状延续、生态保护和城市扩张3种土地利用情景,将生境质量作为遴选生境斑块的依据之一,以鸟类最大迁徙距离为阈值构建生态网络,从连通概率指数PC和斑块重要性指数dPC两方面,探讨土地利用变化对鸟类栖息地连通性的影响。结果表明:(1)不同情景的地类数量和空间结构均有差异,与生态保护相比,城市扩张情景的建设用地增加11603.52 hm^(2),林地、耕地和水体减少5041.8 hm^(2)、2540.16 hm^(2)、3385.8 hm^(2),新城区、山地风景区与水体周边是主要变化区域;(2)现状延续和城市扩张情景的生境斑块降至235块和216块,网络出现破碎化,生态保护情景增至367块,网络结构完整但空间位置改变;(3)2004-2024年PC表现为先上升后下降再上升的趋势,生态保护的PC高于现状延续和城市扩张,且利于保护短距离迁徙鸟类;(4)生态保护情景边缘型和关键小型斑块得到保护,第一等级斑块增加,城市扩张情景第二等级斑块增加,现状延续情景部分斑块的重要性提高。在新一轮发展规划中,鄂州市要协调城市发展与生态保护的关系,优先保护受到土地利用变化威胁的大型与关键小型栖息地,重点保护短迁徙鸟类的栖息地连通性。

生态安全格局约束下长株潭都市圈建设用地演变模拟与管控

为探索生态安全格局下区域可持续发展模式,选取长株潭都市圈为研究对象,通过遥感数据识别2000—2020年建设用地变化情况,采用综合生态重要性评估模型和MCR(minimal cumulative resistance)模型构建都市圈生态安全格局,基于FLUS模型(future land use change scenario simulation model)设置自然发展(ND)、核心生态块保护(CEP)、生态安全格局约束(ESPR)3种建设用地模拟情景,在模拟结果的基础上划定长株潭都市圈城镇开发边界。结果表明:2000—2020年长株潭都市圈建设用地扩张迅速,且由急速无序扩张转为缓速集中扩张;利用综合生态重要性评价得到极重要性生态用地共计2649.54 km^(2),筛选得到生态源地共计1204.38 km^(2),占研究区总面积的13.97%,并构建出长株潭都市圈综合生态安全格局;在ND、CEP、ESPR 3种情景模式下,2030年长株潭都市圈建设用地规模分别达到1345.88、1345.79和1284.94 km^(2)。基于ESPR情景划定城镇开发边界范围,可有效实现土地经济和生态效益的最大化,并为该地区的生态保护和土地利用规划提供参考。

不同土地利用模式对大洋河流域径流的影响研究

基于分布式水文模型SWAT模型,以大洋河沙里寨水文站以上为研究流域,利用沙里寨水文站2000-2010年水文数据、研究流域分辨率为1 km×1 km土地利用数据以及1:100 000土壤类型数据,定量模拟大城子以上流域2000-2010年径流量,通过设定三种土地利用模式情景,定量分析不同土地利用模式情景下对大洋河流域径流量的影响。研究结果表明:SWAT模型在大洋河流域径流模拟具有较好的适用性,模拟相对误差小于10%,确定性系数0.7以上;在三种土地利用模式情景,其中情景II(林地减少10%,城镇用地增加10%)径流深增加7.7mm,径流系数增加0.16,情景I(林地增加10%,旱地减少10%)以及情景III(林地增加10%,城镇用地减少10%)使得径流深分别减少14.1 mm和16.2 mm,城镇用地对径流影响大于旱地。研究成果对于大洋河水资源规划和保护提供参考价值。