南水北调中线水源区植被指数时空变化分析

通过单线性回归(SLOPE)和地理加权回归(GWR)法,用植被指数(NDVI)研究南水北调中线水源区的植被分布变化趋势及机制,为保障水量和水质提供理论支撑。结果表明,2000—2019年水源区NDVI和入库流量呈现同步增长,植被逐渐变好,2007年以前NDVI增长幅度大,2008—2011年处于波动阶段,2012年以后增长幅度减小;NDVI变化最明显的是研究区东北部、西部和丹江口库区周边,这些区域地势相对低平、人口集中,中山和高山区NDVI变化不大;高程、坡度、人口数和城镇化是影响水源区NDVI分布的主要因素,降水、气温和产业比重是次要因素;各因素影响的强度和方向在空间上有异质性,自然地理因素对NDVI影响的最显著范围为高程1090 m以下、年均降水量980 mm以上的区域,人文地理因素影响的显著范围区是人口密度大、城镇化率高的地区。

气候和地形对南水北调中线水源区夏季植被覆盖变化影响分析

南水北调中线工程是我国重要的大规模跨流域调水工程,其水源区生态保护对于整个工程具有重要意义,但水源区生态环境脆弱,特别是近年来受工程实施和气候变暖的影响,区域植被生态安全面临重大挑战。因此,为了掌握水源区植被动态演变规律及其环境响应特征,基于2000-2020年MODIS植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)、气象和地形等数据资料,采用线性趋势分析、稳定性分析、相关性分析等统计方法,分析南水北调中线水源区夏季FVC的时空特征,探讨植被覆盖变化对气候、地形因子的响应。结果表明:1)水源区夏季FVC存在明显的空间异质性,分布格局整体呈现中间低、两边高,并以库区、汉江为中心逐步向四周增加的特征,但总体以高FVC为主,占比达到73.5%,主要分布在海拔1000 m以上地区。2)水源区夏季FVC从2000-2020年整体呈明显增加趋势,平均增加速率为0.51%/a,其中高覆盖区平均增加速率为1.92%/a,其分布面积也呈显著增加趋势,表明21年水源区植被生态总体呈改善态势。3)水源区夏季91.5%的区域植被得到改善,与近年来水源区大力实施退耕还林和天然林保护工程等生态保护政策有关。72.7%的区域为植被较低稳定区、中稳定区、较高稳定区,与植被改善分布情况基本吻合;80%以上水源区夏季FVC与春季降水、夏季平均气温呈正相关关系,是水源区夏季FVC变化的主导因子;与夏季降水,春、夏季日照时数主要呈负相关关系,但相关性不显著。其中,春季降水对夏季FVC变化影响区域面积最大。4)水源区夏季FVC的分布具有一定的地形梯度特征,随海拔升高呈先上升再下降的趋势,随坡度增加呈上升趋势,但不同坡向的差异不明显;水源区夏季FVC高值区主要集中在高程为1600~2000 m的中高山区与坡度>16°的地区。

层次分析法对南水北调中线水源区的水质评价

层次分析法(AHP)是一种多指标多因素综合评价法,其理论内容深刻而表现形式简单,包括递阶层次结构模型、判断矩阵的建立及其求值、一致性检验和综合指数计算等运算过程。在南水北调中线水源区3个采样点进行了2 a的水体浮游植物和9项理化指标的检测,并应用层次分析法通过季节4因素和6项理化指标对水质进行综合评价。结果表明:层次分析综合指数PI在3采样点有差异并且变化灵敏,渠首(陶岔S1)PI=0.5697,水质属于污染;库心(小太平洋S2)PI=0.3619,水质属于尚清洁;丹江入库上游(大石桥S3),PI=0.7755,水质属于中污染;AHP分析结果与实际基本相符。根据结果分析认为:层次分析法做为综合评价法对水质评价有重要性,值得推广应用;丹江口水库是重要的水资源,但目前水质状况并不理想,因此做好水源区的长期生态监测,加强理论和技术研究,改善水质,极为重要。

南水北调中线水源区浮游植物

通过对南水北调中线水源区水体浮游植物的调查,结合理化指标的逐月测定,结果表明:该水域共有浮游植物8门40属71种(包括变种),其中以硅藻门的种类占优势,浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异,浮游植物对水体污染具有较好的指示作用,水体为寡污型水体.本研究为建立中线水源区长期生态研究数据信息库及库区生态环境保护政策制定提供科学依据.

南水北调中线水源区浮游植物时空分布及其营养状态

2004年3月—2006年5月,在南水北调中线水源区选择4个监测点进行了7次采样,获取了表层浮游植物和水质理化指标数据,采用污水生物系统法、营养状态指数法和单因子评价法综合评价了水源区的营养状态。结果表明:中线水源区浮游植物群落具有明显的时空变异性;浮游植物共有8门67属161种(含变种),硅藻占39%,污染指示种21属24种(含变种),β-中营养型占污染指示种的38%;在检出的浮游植物中未发现水体重污染指示种;水源区叶绿素a质量浓度为0.00425mg.m-3,营养状态指数为0.0001;除总氮外,其他理化检测指标均符合Ⅰ类水质标准;综合评价水源区处于中营养状态。本研究可为中线水源区长期生态研究数据信息库的建立及库区环境保护政策的制定提供科学依据。

南水北调中线水源区浮游植物与水质评价

通过2003年3月至2005年8月对南水北调中线水源区水体浮游植物的调查,结果表明:该水域共有浮游植物8门63属96种及变种,其中以硅藻的种类最多,其次是绿藻和蓝藻。藻类的细胞密度表现出明显的季节变化,夏季最高冬季最低。从近3年的浮游生物检测结果可知,整个水源区年平均藻类细胞密度为109.33×104cells·L-1,处于较低的水平,而且未检出水体重污染指示种,充分说明南水北调中线水源区富营养化程度较低。运用Margalef和Menkinick多样性指数对该水域的水质进行评价,数据显示2003～2005年该水源区的d值和α值,各采样点之间的差异并不显著,说明各采样点的水质营养状况虽有差异,但总体水平基本相当。水质评价结果:水体为寡污型,基本处于中营养状态。通过水生生物资源的调查,做好水源区的长期生态监测,可为建立中线水源区长期生态研究数据信息库及库区生态环境保护政策制定提供理论依据,对保证中线水质质量十分重要。

南水北调中线水源区浮游植物与水质研究

2003～2005年对南水北调中线水源区水体浮游植物的调查结果表明，该水域共有浮游植物96种及变种，隶属于8门63属，其中种类最多的藻类植物依次是硅藻、绿藻和蓝藻．藻类的细胞密度表现出夏季最高、冬季最低的明显季节变化．运用Margalef和Menkinick多样性指数对该水域的水质进行评价，结果显示，水体为寡污型，基本处于中营养状态．

南水北调中线水源区植被覆盖度遥感监测分析

南水北调中线工程是我国大规模跨流域调水工程的一部分,开展该区域植被覆盖度变化的研究与分析,对于保护该区域的生态环境及水质具有重要意义。该文以2000年和2009年两期遥感图像为本底数据,利用基于NDVI的像元二分模型对南水北调中线水源区的植被覆盖度进行了估算,并分析了该区植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:2000年该水源区植被覆盖度的平均值为67.5%,2009年的平均值达到72%,植被覆盖度总体呈增长趋势;植被覆盖度增幅的空间特征表现为水源区中部地区高,东西部地区相对较低;在不同植被类型中,落叶针叶林的覆盖度平均值增幅最大,草地覆盖度增幅最小;位于水源区的大多数县(市)的植被覆盖度在近十年来都有不同程度的增加,其中柞水县的植被覆盖度平均值增长幅度最大,这与国家实施退耕还林、封山育林、基本农田建设等政策有关。

标准差权重模糊评价法对南水北调中线水源区水质的评价

【目的】对南水北调中线水源区水营养度做出及时、准确、合理的综合评价，为水资源合理有效地监测、改善和利用服务。【方法】2004—03～2006-08对南水北调中线水源区渠首（S1）、库心（S2）、丹江口水库上游大石桥（S3）3个采样点水体进行了9项理化指标的检测，并应用标准差权重模糊评价法对水质进行综合评价。【结果】南水北调中线水源区9个理化指标在3个采样点上有差异；由标准差权重模糊评价法加权海明距离最小值（在S1、S2和S33个采样点分别为0．1289，0．1585和0．1424）可知渠首水质处于中营养状态；库心水质处于贫营养状态；丹江口水入库上游大石桥水质处于中营养状态；由叶绿素营养状态指数（44．169）可知南水北调水源区水质处于中营养状态。【结论】目前南水北调中线水源区水质营养状况并不理想，基本处于中营养状态，还有待改善；用标准差权重模糊评价法对水质进行综合评价较单指标评价法更为全面准确。

南水北调中线水源区浮游植物及水质评价

通过对南水北调中线水源区水体浮游植物的调查,以及对理化指标的测定,结果表明:该水域共有浮游植物7门40属66种3变种2变型,其中以硅藻门的种类占优势,浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异,浮游植物对水体污染具有较好的指示作用,水体为寡污型水体.本研究为建立中线水源区长期生态研究数据信息库及库区生态环境保护政策制定提供科学依据.

南水北调中线水源区2000—2015年森林动态变化遥感监测

【目的】监测南水北调中线水源区2000—2015年森林空间分布格局,研究森林动态变化过程及其机制,为水源区森林生态系统保护和水质安全提供理论依据。【方法】基于2000、2010和2015年3期30 m分辨率国产环境灾害卫星HJ-1 A/B CCD以及Landsat TM影像数据,采用面向对象决策树分类方法,监测南水北调中线水源区的土地覆被,并运用像元二分模型和归一化植被指数估算植被覆盖度。【结果】3期土地覆被数据精度(K)分别为89. 4%、86. 9%和84. 4%,2000年用户精度为98%,2010年用户精度为96%,2015年用户精度为94%。土地覆被监测结果表明,受退耕还林和封山育林等生态工程项目实施影响,2000—2015年,南水北调中线水源区森林面积持续增加,增幅达9. 5%,增加面积主要来自草地、耕地和建设用地;然而,随着水源区大规模移民和区域经济不断发展,也使得约4 547 km^2的森林转化为耕地、草地和建设用地。分市统计分析表明,十堰市和安康市森林面积增量最大,均超过1 300 km^2,生态修复工程效果显著。2000—2015年,水源区植被覆盖度也呈增加趋势,其中森林植被覆盖度增幅达25. 4%,且植被覆盖度在0. 6以上的森林面积比例3期均超过70%。【结论】近15年来,南水北调中线水源区森林面积和森林植被覆盖度增加显著,森林密度得到提升,高密度的森林植被能够在地表形成植被保护层,降低水源区发生水力侵蚀和沟渠侵蚀的风险,从而提高水源区水土保持能力。

南水北调中线水源区水质生态监测(2005年)

在生态调查基础上从微生物学、理化及叶绿素a指标等对南水北调中线水源区进行了生态监测．结果表明,水源区为寡污型水体,水体基本处于贫-中营养状态,水源区指标除TN为Ⅲ类水质外,其它监测指标均符合Ⅰ类水质标准．是理想的水源地．本研究为建立中线水源区长期生态研究数据信息库及库区生态环境保护政策制定提供科学依据．

南水北调中线水源区浮游植物与水环境因子相关性研究

研究从2004年3月～2006年8月间对南水北调中线水源区丹江口水库3个采样点水体进行了浮游植物数量种类和9项理化指标的检测,并对浮游植物的数量、种类的生长变化与环境因子之间的相互关系进行简单相关分析、回归分析和典型相关分析。结果表明：该水域共有浮游植物96种及变种,隶属于8门63属,其中种类最多的藻类植物,依次是硅藻、绿藻和蓝藻。每一门藻类只与少数环境因子有直接相关性,与部分因子具有间接的群体相关性。硅藻门、绿藻门都与氮浓度有直接相关性,蓝藻门与氮浓度具有间接相关性。磷浓度较低,每一门藻类都与磷浓度没有直接的相关性。典型相关分析表明,浮游植物与环境因子具有显著相关性,浮游植物主要因素为硅藻门和蓝藻门,环境因子主要因素是总氮、化学需氧量、生化需氧量。浮游植物与环境因子表现出的群体显著相关性将为水库的环境监测、分析、治理提供一定的参考价值。

南水北调中线水源区生物监测研究

在生态调查基础上从理化指标和浮游生物角度对南水北调中线水源区进行了生态监测。结果表明,2004-2006年的水理化检测指标中除总氮指标外,其他均符合Ⅰ类水质标准;水源区浮游动物27属41种（含变种）和浮游植物8门67属161种（含变种）;在检出的浮游生物中未发现水体重污染指示种,污染指示种中有浮游动物3种和浮游植物21属24种（含变种）。综合评价中线水源区为寡污型水体,处于中营养状态。

南水北调中线水源区生态监测及其富营养化评价

在生态调查基础上从微生物学指标、理化指标及叶绿素a指标诸方面对南水北调中线水源区进行了生态监测.结果表明,南水北调中线工程水源区为寡污型水体,水体基本处于贫-中营养状态,水源区指标除TN指标符合Ⅲ类水质标准外,其它监测指标均符合Ⅰ类水质标准,是理想的水源地.本研究为建立中线水源区长期生态研究数据信息库及库区生态环境保护政策制定提供科学依据.

南水北调中线水源区土壤侵蚀变化趋势分析

为保护区域的生态环境和维护丹江口水质安全,基于遥感和地理信息系统技术,以Landsat TM和HJ-1A/B遥感影像和DEM高程数据为数据源,对南水北调中线水源区2000年和2011年的土壤侵蚀进行评价,分析土壤侵蚀的变化趋势。结果表明：12年来,研究区土壤侵蚀总面积下降了234.72×104 hm2（下降42.15%）,47个县中有46个土壤侵蚀面积均呈减少趋势,降幅为13.23%~75.92%;土壤侵蚀强度构成以轻度、中度和强烈侵蚀为主,轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈的侵蚀面积分别下降了24.81%,50.34%,47.41%,48.24%和49.15%。研究结果说明南水北调中线水源区土壤侵蚀有较大改善,生态环境保护与建设取得显著成效。

南水北调中线水源区总氮污染系统治理对策研究

总氮污染易导致水体富营养化甚至诱发水华,为全面了解南水北调中线水源区总氮污染现状,有效掌握污染来源并制定系统治理对策,对水源区7个水库断面、16条入库支流和62个典型库湾进行了现场监测与资料收集工作。结果发现:丹江口水库历年总氮浓度在0.99~1.50 mg/L之间,均值为1.25 mg/L,并呈现逐年升高态势;硝态氮是水源区总氮的主要组成部分,平均占比70%左右;汉江及其支流总氮年入库负荷为2.706×104t,为水源区总氮负荷的主要来源;面源污染是水源区总氮升高的主要驱动力,对总氮输出负荷的贡献率在60%以上;耕地和居民地是面源污染总氮的关键源区。丹江口水源区总氮控制的关键是农业面源污染控制,应加强流域总氮浓度演变趋势及影响因素解析工作,建立源头-传输途径-汇水末端全链条控制对策体系。

南水北调中线水源区水土保持生态建设探析

目的探讨中线水源区水土保持生态建设。方法采用文献分析和野外调研相结合的方法,并以实例进行论证。结果水源区内土壤侵蚀严重,其中坡耕地侵蚀模数高达6 000 t/a.km2,荒山、草坡等用地为1 000~3 000 t/a.km2。结论在水源区应形成以生态修复为主,结合工程措施的综合治理模式,可有效地减轻非点源污染。

南水北调中线水源区微生物菌群时空分布及其水质评价

旨在为开发利用南水北调中线水源区生物资源以及制定生态环境保护政策提供科学依据。2004年3月至2006年5月在南水北调中线水源区具有代表性的4个监测点进行了微生物时空分布的调查,并结合理化检测,采用污水生物系统法和单因子评价法对中线水源区水质做出评价。结果表明:中线水源区微生物菌群结构及丰度有时空变化,总的趋势为丹江库心的各种类群数量比库边3个监测点的都较低;水理化检测指标中除总氮指标外均符合Ⅰ类水质标准。综合评价中线水源区为寡污型水体,处于中营养状态,符合南水北调调水水质的要求。

南水北调中线水源区植被恢复的产流产沙效应初步研究

选择南水北调水源区典型小流域,在坡耕地、经果林、退化矮林、荒草地和马尾松林5种土地利用类型上建立径流小区,观测不同土地利用类型产流产沙规律及其受不同坡度的影响。研究结果初步表明:高强度、短历时降雨过程是南水北调中线水源区水土流失的主要动力;在5种土地利用类型中,经果林和坡耕地产流产沙量最大,因此,除了加强坡耕地治理外,控制经果林水土流失也是南水北调中线水源区植被恢复的重点。