阳宗海、松华坝和云龙水库流域土地利用与水质变化

利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对阳宗海、松华坝及云龙水库流域1995年和2004年6种土地利用覆盖类型的遥感数据进行了制图及其叠加,通过对土地利用现状和变化情况的分析,并与库区的水质变化相结合,研究流域内土地利用结构及其变化与库区水质变化的关系。

密云水库流域径流变化及其影响因素分析

双累积曲线是检验降水与径流关系一致性及其变化的常用方法 ,通常用于水文气象要素一致性的检验、缺值的插补或资料校正,以及水文气象要素的趋势性变化及其强度分析。能够反映人类活动对径流影响的阶段性变化,可以定量地反映降水变化和人类活动变化的贡献率。根据密云水库流域1960年~2012年的逐日降雨、流量观测资料汇总,运用数理统计、随机水文学及时间序列理论等方法 ,通过对流域径流年内变化、年际变化、年代变化趋势及密云水库流域降水变化的分析,探讨人类活动对径流变化的影响,结果可为流域范围内水资源管理和合理利用提供科学依据。

FY-4A和GPM卫星降水数据在新安江水库流域的适用性

为对比评估GPM和FY-4A卫星降水数据在新安江水库流域的适用性,利用2012~2022年站点面雨量小时数据、GPM的Late Run日值降水数据和2018~2022年FY-4A卫星AGRIL2级降水数据,选用7个评价指数对降水量误差、降水量时间演变特征、不同等级降水事件探测能力和强降雨过程准确性等多个方面进行了综合评估。结果表明,GPM和FY-4A面雨量与站点面雨量在日尺度和月尺度上一致性较好,2020年开始FY-4A面雨量数据更加精准。GPM和FY-4A面雨量存在不同程度的低估,在4~9月对降水日数的命中率较高。GPM对不同等级降水过程的识别能力、准确率和判断水平均优于FY-4A,但随着降水强度的增加两者差异减小。FY-4A对大雨、暴雨和大暴雨的观测更精准。强降水过程中,FY-4A与站点小时值面雨量一致性较好,能精确反映实际面雨量的时间变化;其面雨量峰值多提前1h,对相邻面降雨量峰值的初次降水峰值存在高估,对二次降水峰值存在低估,可为水库调蓄预报预警提供依据。

新安江水库流域降水时间演变特征

为了解新安江水库流域降水的长期演变特征,利用2006~2022年GPM降水数据、GLDAS土壤含水率数据和典型站点的降水量与水位数据,结合HYSPLIT、PSCF、CWT模式,分析了降水量和水位的时间演变特征、不同降水气团的差异和降水的潜在来源。结果表明,干流单一站点的降水量可用于代表新安江水库流域的降水量变化特征。降水量、0~200 cm土壤含水率和水位存在明显月际变化,降水量在6月最高,土壤含水率和水位在7月最高。2006~2022年新安江流域的降水气团共分为六类:1型西南内陆远距离气团(31.8%)、2型西北内陆气团(7.2%)、3型局地气团(19.7%)、4型西南内陆近距离气团(15.7%)、5型东部海洋气团(3.8%)和6型西部内陆气团(21.8%)。不同类型气团降水的时间分布特征存在显著差异。新安江流域降水的PSCF分布与CWT分布类似,高值区均位于其西南方向。新安江流域的降水潜在来源贡献主要是江西全省和湖南省的东部地区,在对其降水过程预报时应多关注该区域的降水气团变化。研究结果可为新安江水库防汛和水力发电提供理论依据。

不同尺度景观空间分异特征对水体质量的影响——以深圳市西丽水库流域为例

由于景观格局对水体质量的影响是依赖于研究尺度、并且随着时间尺度和空间尺度的变化而变化的,因此探讨不同尺度上景观格局变化对水质的影响程度具有重要的研究价值。从深圳市水库流域水环境保护的需求出发,选择西丽水库及其汇水子流域为研究对象,以陈利顶等提出的景观空间负荷对比指数分析方法为基础,区分高度、坡度和距离3个空间要素计算了分区和累积景观空间负荷对比指数,继而利用该指数对比分析了不同时空尺度上"源""汇"景观空间分异特征变化对水质的影响程度。研究结果表明,不同尺度上的景观空间分异特征可以显著影响"源""汇"景观在非点源污染输出和削减方面贡献程度的对比关系,从而影响水体质量。由于不同尺度上景观空间分异特征的复杂性以及"源""汇"景观在数量和类型方面差异的显著性,景观空间负荷对比指数的对比关系并不能良好地反映不同空间尺度上景观空间分异特征对水质影响的差异状况,因此必须针对不同的研究尺度有选择的应用该方法来探讨景观空间分异特征对水质的影响程度。

于桥水库流域地表水非点源N时空变化特征

在野外水样监测 (1999年 5月～ 2 0 0 0年 10月 )和土地利用调查的基础上 ,利用遥感影像和数字化地形图 ,运用GIS的空间分析和图形叠置功能 ,研究于桥水库流域地表水非点源N的时空变化特征。结果表明 ,在时间上 ,NH+ 4 -N的峰值出现在枯水期 ,而NO-3 -N的峰值出现在丰水期 ;在空间上 ,NH+ 4 -N含量在中部平原区最高 ,南部丘陵和北部山区居其次 ,NO-3 -N含量的变化则不具有明显的规律性。NH+ 4 -N和NO-3 -N不同的时空分布特征与它们的化学性质及流域内土地利用格局有关。

于桥水库流域地表水中水溶性氮季节变化特征

通过对于桥水库流域1999~2000年枯水期(6月)、丰水期(8月)和平水期(10月)地表水体采样分析,研究了地表水中水溶性氮浓度(硝态氮+氨氮)的季节动态变化特征,可以分为以下6种变化模式.I平水期>丰水期>枯水期;II丰水期>平水期>枯水期;III平水期>枯水期>丰水期;IV丰水期>枯水期>平水期;V枯水期>平水期>丰水期;VI枯水期>丰水期>平水期.干旱年份,不同控制小区地表水中水溶性氮浓度的季节变化比较简单,主要表现出I、II、III 3种变化特征;而平水年份地表水中水溶性氮浓度的季节变化比较复杂,包括I、II、III、IV、V、VI 6种变化模式.这种变化特征主要与控制小区地形、土地利用、地表径流和水系特征有关.

农业区非点源污染潜在危险性评价——以于桥水库流域磷流失为例

在农业非点源污染研究中 ,确定农业非点源污染的关键源区或危险区域是开展有针对性研究和控制农业非点源污染的首要问题之一。本文在地理信息系统的支持下 ,综合考虑了影响于桥水库流域农业非点源磷流失的源因子和迁移因子 ,通过建立评价指标体系 ,计算磷污染危险性指数 ,对农业非点源磷流失危险性进行定量化评价 ,识别具有极高危险性或较高危险性的区域为磷流失的关键源区 ,将其作为控制和管理的优先区域和重点区域。结果表明 :流域中磷流失危险性极高和较高的区域即关键源区不到全流域面积的 6.0 %,危险性中等的地区占到整个流域面积的 2 0 .5 2 %;具有高和中等危险性的地区主要分布在流域河流两岸 ,且具有极高或较高的土壤有效磷含量或化肥磷施用量或高的土壤侵蚀强度 ,大部分为流域中部丘陵平原区的农田 ,少部分为地形较陡的山区农田。

基于InVEST模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化

官厅水库是北京市及其周边地区重要的水源地之一,曾因水质污染严重而被迫退出北京市饮用水供应系统,经过全面治理后于2007年恢复成为北京市备用水源地.为了从整体上定量分析官厅水库流域生态系统的产水和水质净化服务,基于InVEST模型,选择官厅水库退出北京市饮用水供应系统和恢复成为北京市备用水源地为时间节点,定量评估1995—2010年官厅水库流域生态系统的产水量和TN、TP输出量,分析其产水服务和水质净化服务的时空变化.结果表明:1995—2010年,官厅水库流域产水服务表现为先减弱后增强,但整体呈减弱趋势,流域产水量由1995年的18.85×10~8m^3降至2010年的14.33×10~8m^3,产水服务减弱24.0%.水质净化服务表现为先减弱后增强,但整体呈增强趋势,流域的TN、TP输出量分别由1995年的4 028.7、379.7 t降至2010年的3 611.4和354.0 t,TN、TP净化服务分别增强10.4%和6.8%.研究显示,气候变化和土地利用变化是导致官厅水库流域产水服务发生改变的主要原因,不同时期的水资源保护政策导向也与水质净化服务变化趋势相吻合.

密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素

2008年11月至12月,采集了密云水库流域305个井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,密云水库流域地下水的硝态氮含量的平均值、超标率(10 mg L-1≤NO3--N<20 mg L-1)和严重超标率(NO3--N≥20 mg L-1)分别为6.81 mg L-1、13.77%和2.30%。其中村庄和菜地的地下水硝酸盐污染最为严重,35个村庄井和13个菜地井的地下水硝态氮含量的平均值分别为9.52 mg L-1和9.55 mg L-1,已接近WHO饮用水硝态氮含量10 mg L-1的限定标准,超标率分别为20%和15.38%,严重超标率分别为8.57%和7.69%。219个粮田井水的硝态氮水平位居中间,其硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为6.59mg L-1、14.61%和1.37%。10个林地井的地下水硝态氮含量是最低的,其平均值为2.66 mg L-1,无超标现象。潮河流域农田地下水的硝酸盐污染比白河流域严重。潮河流域农田(124个井)的地下水硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为8.42 mg L-1、21.77%和3.23%,而白河流域(122个井)则分别为5.03mg L-1、6.56%和0,即无严重超标现象。密云水库流域农田地下水的硝态氮含量呈现出上游低而下游高的趋势。玉米田地下水硝态氮含量在接近河道的地方有所降低,与地下水水位呈负相关,与化肥氮的施用量呈正相关,当地下水位小于7m时或当一年的化肥氮的施用量超过200 kg hm-2,存在地下水硝态氮含量超标的潜在危险。

北京密云水库流域非点源污染现状研究

密云水库流域非点源污染现状的初步研究表明 :流域非点污染源主要有化肥损失、畜禽粪便流失、水土流失三种类型。水土流失是最主要、最直接的污染源 ,同时也是其它二种污染的载体 ;不同土地利用类型及耕作方式对污染物流失影响强烈 ,农田流失最严重 ,其中坡耕地形式流失量最大 ;汛期污染物流失量约占全年流失量的 60 % ,表明非点源污染已成为影响水库水质的主要污染源。应推广水土保持技术 ,防止水土流失 ;合理施肥 ,重视畜禽养殖业的环境管理。

不同气候模式对密云水库流域非点源污染负荷的影响

以密云水库流域内4个气象站1961-2000年40 a的气象特征分析结果为基础,采用统计分析和线性回归的方法,预测流域气候变化趋势,采用任意情景设置法设定25种气候情景(5种温度变化和5种降雨变化的组合情景)和3个水文情景年(丰、平、枯水年)。利用HSPF(hydrologic simulation program-fortran)模型模拟密云水库流域不同气候变化情景下径流量和非点源污染物负荷量的变化情况。结果表明:1)增加20%降雨,能增加73.4%的径流量,而减少20%降雨会减少56.3%的径流,而气温变化对径流和水质负荷影响不是很明显;2)总氮和总磷负荷随径流增加而增大,总磷负荷对径流变化更加敏感,降雨增加20%,总氮和总磷负荷分别增加约70.8%和78.3%;而减少20%降雨,会使得总氮和总磷负荷分别减少约55.3%和57.2%;3)从水文年对比来看,潮河流域丰水年径流量是枯水年的3.1倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的2.9倍、3.5倍,白河流域丰水年径流量是枯水年的4.6倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的5.6倍、8.5倍,且年内非点源污染负荷主要集中在汛期,高风险区主要分布在怀柔区、延庆县、滦平县以及密云县,需要对其采取对应的措施来控制非点源污染的影响。

于桥水库流域农业非点源磷污染控制区划研究

以于桥水库流域28个次级小流域作为区划对象,以影响该区域农业非点源磷污染的6个主要因子,包括降雨侵蚀力因子(R),土壤可蚀性因子(K),地形因子(LS),植被覆盖因子(C)以及土壤有效磷含量(SAP)和化肥磷施用量(FP),作为区划因子,采用系统聚类法进行区划,将于桥水库流域分为4类磷污染控制类型区,分析了各个类型区的生态环境特征、农业非点源磷污染特征和主要影响因子,提出相应的控制措施。为进一步进行更深入的研究提供科学依据。

海南省松涛水库流域生活垃圾产生特征和现状

为了解海南省松涛水库流域生活垃圾的产量、组分特征和分布现状,对松涛水库流域白沙县雅叉镇和白沙农场生活垃圾清运量、回收率和清运率等进行了调查和采样分析,以及在农村典型的自然村设置生活垃圾收集设施,定时收集分析。结果表明:松涛水库流域城镇、农场、农村生活垃圾的人均产量分别为0.74、0.61、0.16 kg.d-1;生活垃圾平均回收率为10.15%,农村地区的回收率低于城镇;生活垃圾以易降解有机组分为主,玻璃组分含量较高,且不含有害固体废弃物。该研究将为松涛水库流域生活垃圾治理规划、综合利用和处理处置提供依据。

一种可用于表征土地利用变化水文效应的水文模型探讨──SWAT模型在云州水库流域的应用研究

基于对SWAT模型的发展和运行流程的概述,以云州水库流域为例,模拟了20世纪80年代土地覆被状况下的1985年的流量过程。从结果来看,云州水库流域日径流模拟值与实测值曲线拟合度较好,其模拟结果的确定性系数为0.79,达到了乙等方案的要求,取得了较好的模拟效果。由此可以看出,SWAT模型在云州水库流域的应用是比较成功的,从而为该流域不同土地利用变化和土地覆被变化(LUCC)下的水文效应研究奠定了较好的基础。

基于“北京一号”小卫星数据的密云水库流域植被覆盖度估算方法比较

"北京一号"小卫星(BJ-1)是一颗拥有高时频、覆盖宽度大等优势的对地观测小卫星。运用BJ-1遥感数据,以密云水库流域为研究区域,通过NDVI像元二分法、三波段梯度差法估算其植被覆盖度,并尝试利用重归一化植被指数(RDVI)法进行植被覆盖度估算。通过对3种方法估算结果的比较发现:RDVI法的估算结果与实测值的吻合度较高,而三波段梯度差法则出现较大误差,NDVI像元二分法的估算结果精度居中。结果表明:运用BJ-1数据,采用RDVI法可以有效地进行连续的、大范围的植被覆盖度估算。

1984—2013年于桥水库流域土地利用变化对植被覆盖度的影响

基于天津于桥水库流域1984年、1994年、2004年和2013年4个时期的遥感数据,利用像元二分模型、Arc GIS10.2和人机交互式方法解译土地利用类型,分析于桥水库流域1984—2013年内4个时期土地利用变化对植被覆盖度的影响.结果表明:1在植被覆盖度变化方面,植被变化区域有较强的波动性和异质性,研究区内植被覆盖度呈先减小后增大的趋势,且1994年植被覆盖度最低,2004—2013年植被恢复显著,阶段性的退降后,在合理土地利用及生态建设下,植被覆盖度明显好转;2在土地利用方面,土地利用类型变化不大,主要转化类型为耕地转城镇和耕地转园地,且转型过程多发生在低山沟谷和水库周边,易造成水土流失,不利于整体区域的平衡发展,需要采取有效措施.3土地利用变化对植被覆盖度的影响具有复杂性和差异性,不同土地利用类型及其转型过程对植被的恢复效应也存在一定差异,合理搭配林、草、耕地三者间的比例,优化土地资源配置,尽量减少水土流失等不利影响对区域保持良好植被覆盖状态具有重要意义,且人类活动是区域植被变化重要的干扰因子,流域内需要有针对性的土地利用转型和生态系统优化策略.

北京官厅水库流域农田地表径流生物可利用磷流失规律

在模拟降雨条件下(30-69mm/39min),对官厅水库流域玉米地和休闲地地表径流泥沙和生物可利用磷(BAP)流失进行了初步研究. 累积泥沙产量受雨强、坡度和作物覆盖影响,变幅为305.1-24933.4g/10m2;径流平均颗粒态生物可利用磷(BPP)、溶解态磷(SP)浓度都超出水体允许临界值0.02mg/L,表明流域农田地表径流对库区水体存在潜在污染危害;径流累积BAP流失达0.08-4.804g/10m2,估算的农田径流BAP流失达0.49kg/(hm2.a)以上. 79.7%以上的BAP是颗粒态的. 研究结果有助于采取措施减少农田径流向库区输入生物可利用磷、准确地评估流域农业管理实践对水库水质的影响.

基于小波分析的大伙房水库流域降水周期分析

用降水距平和莫莱(Morlet)小波函数,对大伙房水库流域近50年来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析。研究结果表明,近50年来,大伙房水库流域春、夏、秋、冬和年平均降水分别存在6、9、16、6a和10 a的主周期。在主周期分析基础上,预测研究区在2005年之后未来一段时间季、年平均降水都不同程度、不同时间范围仍将处于降水偏多阶段。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析降水多时间尺度变化特征、短期降水预测等预防洪水灾害等关键问题研究提供了一种新途径。

密云水库流域降雨径流土壤中氮磷流失规律——以石匣试验区为例

利用石匣水土保持监测试验区 ,分析降雨径流及土壤中氮、磷流失的规律 .研究结果表明 :(1)开荒及裸地最易产生径流 ,其中荒坡产生的泥沙中总氮含量、总磷含量最高 ,其次为林果地、草地 ,农地最低 ;(2 )流失泥沙中氮、磷富集 ,磷主要以泥沙形式被迁移带走 ,溶解态极少 ;泥沙中总氮、总磷富集率为坡耕 >免耕 >等高种植 ;(3)大部分雨后土壤的pH值、有机质略有下降 .雨后土壤主要是 0 0 0 5～ 0 0 0 1mm及 <0 0 0 1mm粒径减少 ,它们可能是氮、磷流失的载体 ;主要为细颗粒 ;(4)等高种植及植物带对控制径流污染 ,效果极为明显 ;其次为免耕 ,应杜绝坡耕 .由于氮、磷流失多以细颗粒为载体 ,应侧重减少细颗粒的流失 .