西苕溪流域[土斗]-圩田传统人居体系成因及特征

【目的】湖州西苕溪流域[土斗]-圩田是本土先民在与自然灾害的抗争中创造的一种地域性景观。在全球气候变化、极端天气频发的背景下,对[土斗]-圩田传统人居智慧的探讨不仅有利于人们更好地运用生态思想应对灾害,还可以为该地区文化景观的更新设计提供指引。【方法】以西苕溪流域平原地区[土斗]田、圩田为研究对象,采用ArcGIS分析法和实地调研法,从形态学角度探讨[土斗]-圩田景观水利、农业以及聚落系统的特征。【结果】西苕溪流域[土斗]-圩田人居体系存在整体性与差异性特征。从上游至下游,水网越来越稠密,农地越来越破碎,聚落密度先升高后降低,聚落规模则先减小后增大,聚落选址与形态和水系的耦合关系越来越明显。【结论】[土斗]-圩田传统人居体系的形成是适应并改造自然的结果。结合场地特征,提出优化水网格局、促进产业升级和保护传统村落等策略,可指导场地未来的更新设计,并为其他地区文化景观的保护与更新提供参考。

采用Geodatabase技术构建流域水文系统地理数据库——以太湖地区西苕溪流域为例

如何表达流域复杂的系统结构是实现流域信息与模型集成,构建流域决策支持系统需要研究的首要问题.在分析现有流域数据库存在问题的基础上,以太湖流域西南部的西苕溪流域为研究区,采用面向对象的Geodatabase地理数据技术,通过分析流域系统的组成要素及过程,提出面向流域水文、水质应用需求的数据库信息组织体系;应用Arcgis的Archydro水文分析模块,基于国家基础地理数据库中的数字地形提取流域要素信息,构建了包括河流流线、集水区出水口、监测台站位置、湖库出口等要素的完整水文网络,并分析水文网络要素上下游关系,对流域集水区与河流的水力联系进行表达;通过分析流域监测台站空间信息、监测项目、时间序列的信息特征,设计Geodatabase的表结构和连接类,实现流域空间特征与状态序列的一体化表达,研究可以为流域数据库建设及流域决策支持系统信息平台构建提供一些技术参考.

西苕溪流域不同土地类型下氮元素输移过程

以西苕溪流域为研究对象,选择最有代表性的5种土地类型,模拟天然大暴雨,通过3次重复实验研究不同形态氮素随暴雨径流及径流沉积物的迁移过程,估算氮素在流域内不同土地利用/土地覆被条件下的损失率.研究结果表明,在相同的降雨条件下,氮素的流失速率和流失量随土地利用/土地覆被类型的不同表现出明显差异,地表径流水相总氮的流失量桑林最大,水田最小.水相不同形态的氮素流失量亦有所不同,悬浮颗粒态氮占地表径流水相总氮的70%～90%,水相溶解态氮的流失量以松林为最高,竹林、桑林和水田接近而且较低,不同类型的水相溶解态氮也随土地利用类型的不同表现出各自的特征.各土地类型单位面积、表层10 cm土壤氮素流失高达4.66～9.40 g@m-2,其中随径流沉积物相迁移的氮素占绝大部分(90%以上).估算出的各土地利用类型总氮流失速率,地表径流水相为2.68～14.48mg@m-2@min-1,径流沉积物相高达100.01～172.67 mg@m-2@min.

太湖西苕溪流域地表水、地下水硝酸盐污染特征及来源

为探寻西苕溪流域地下水中NO3--N的污染来源,对西苕溪流域地表水、地下水体的NO3--N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO3--N同位素对其来源进行解析.结果显示,西苕溪流域地表水的ρ(NO3--N)为1.07～3.45 mg/L,ρ(NO2--N)为0.15～0.35 mg/L;地下水中ρ(NO3--N)为3.24～15.31 mg/L,平均值达9.26 mgL.下游地区地下水的ρ(NO2--N)较高(0.26～4.25 mg/L),平均值达3.00 mg/L.ρ(NO3-)与ρ(Cl-)的关系显示,西苕溪地表水、地下水存在比较稳定的NO3--N输入来源.NO3--N同位素分析结果显示,地表水的δ15N为7.0‰～16.7‰,说明上游NO3--N主要来源于土壤有机氮的矿化,中下游则主要受到农业施用化肥与人类生活污水二者的共同影响;地下水的δ15N为14.3‰～27.1‰,说明调查区域内的地下水受人畜粪便和生活污水的影响可能更为强烈,另外,地下水中存在的反硝化作用也是造成地下水δ15N增高的原因.

典型流域土地利用/覆被变化及其景观生态效应——以浙江省西苕溪流域为例

土地利用/覆被变化的环境效应是相关领域今后研究的重点。论文利用1985、1995和2000年的TM数据及调查资料,研究西苕溪流域的土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明:流域内农田不断减少,居民及工矿用地持续扩大,林地前期减少、后期缓慢增加;林地和农田是流域内的主要景观类型,空间集中性及斑块碎化、形状规则化、景观同化是景观结构和景观异质性变化的主要表现;土地利用/覆被变化产生了生境质量下降、边缘效应增强、土地退化和生态系统成分单调等景观生态效应;恢复与建设西苕溪流域的景观生态系统需对景观尺度上的土地利用方式进行必要的调整。

基于多元统计分析方法的西苕溪流域水质时空变化研究

基于太湖上游西苕溪流域38个采样点2009年6月至2010年7月完整周年的水质监测数据,综合运用聚类分析、单因素方差分析、因子分析及多维尺度分析等多元统计分析方法,对西苕溪流域水质时间与空间变化进行了分析。根据聚类分析将整个流域河段在空间上分为四个部分,即上游林区的河段、紧邻城镇的下游河段、下游平原区的干流河段和分散于农业灌溉区的河段;利用因子分析的旋转因子载荷矩阵从时间维度研究不同水质参数的季节敏感性,氮素在整个研究时间段与旋转因子的相关系数都大于0.900,表现出整个研究时间段内的敏感性;利用单因素方差分析和多维尺度分析实现时空的统一分析,相同时间不同河段间差异性显著且都与其地理位置特点相吻合,所有河段在时间维度上均显现出丰水期的水质与另两个水期差异显著的特点,紧邻城镇的下游河段水质是整个流域中不同水期间差异性最小的,凸显了人为干扰的持续性。研究结果表明,运用多元统计方法对西苕溪流域水质的时空变化特点进行分析,可以为流域水质监测与污染防控提供有益参考。

浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染负荷研究

为探究浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染现状,运用污染输出系数法对非点源污染负荷进行估算,并应用地理信息系统(GIS)技术对非点源污染负荷的空间分布特征进行分析。结果表明,2007年浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染COD、TN、TP、NH3-N输出总量分别为2236.12t、1007.22t、78.11t、82.90t,分别占西苕溪流域污染物总量的71.91%、70.05%、83.52%、23.64%,其中农村生活污水、农林用地和村镇工业废水是COD的主要污染源,农林用地是TN的主要污染源,农村生活垃圾、畜禽养殖和农林用地是TP的主要污染源,畜禽养殖和村镇工业废水是NH3-N的主要污染源。在空间尺度上,非点源污染负荷主要集中在西苕溪流域中下游地区,COD、TP、NH3-N输出量从上游至下游逐渐增加,但TN输出量相近。

浙江西苕溪土地利用变化对溪流大型底栖无脊椎动物完整性的影响

土地利用/覆被变化对溪流生态系统的影响是溪流生态学研究的热点。生物完整性是诊断溪流生物学状况和生态健康的重要指标。目的是研究西苕溪流域内土地利用类型对大型底栖无脊椎动物完整性(B-IBI)的影响。利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了62个样点上游3种空间尺度下(亚流域、沿岸和局部)的土地利用类型。结果表明,耕地,民居和竹园在流域中的百分比与B-IBI负相关,耕地百分比对B-IBI的影响在亚流域(r=-0.527,p<0.001),河岸(r=-0.665,p<0.001)和局部(r=-0.696,p<0.001)尺度上均显著。针叶林,阔叶林和混交林百分比与B-IBI正相关。阔叶林百分比在亚流域(r=0.333,p<0.001),河岸(r=0.589,p<0.001)和局部尺度(r=0.618,p<0.001)与B-IBI显著相关。而针叶林百分比仅在亚流域尺度(r=0.366,p<0.001)与B-IBI显著相关。在研究流域内耕地百分比小于50%的情况下,B-IBI并非随着耕地百分比的增长而线性下降,而是在达到一定阀值后(亚流域尺度,27%;河岸尺度,57%;局部尺度,59%)耕地的影响逐渐趋缓。在耕地百分比小于阀值前,B-IBI在局部尺度上与耕地百分比的增长的关系最强(r=-0.808,p<0.001,n=46)。建议在沿岸区增加阔叶林,针叶林与混交林的占有率,或者建立耕地与溪流间的林地缓冲带,有助于保护和恢复西苕溪生态健康。

QUAL2K模型在西苕溪干流梅溪段水质模拟中的应用

QUAL2K是一维稳态水质模型,由美国环保局开发并在QUAL2E模型的基础上发展起来的。采用QUAL2K模型对西苕溪干流梅溪段的水质进行了模拟和预测。针对西苕溪的具体情况,选用COD、氨氮和总磷作为模拟预测指标,用模型率定法并参考相关文献确定了COD降解系数KC、氨氮降解系数KN和总磷平衡系数KP等水质参数,并对模拟结果进行了验证,结果表明预测值和实测值的相关性较好。

西苕溪典型小流域土地利用对氮素输出的影响

在太湖地区的西苕溪流域不同地理位置选择了11个小流域,于2004年分3次野外监测氮素输出浓度.利用多年降雨径流关系估算径流量,用于计算各小流域氮素输出负荷与强度,结合2000年TM遥感影像获得的各小流域土地利用数据,综合分析了土地利用对流域氮素输出的影响.结果表明,流域土地利用结构对氮素输出具有重要影响,流域耕地面积比例与氮素输出水平呈正比,而林地比例与氮素输出水平呈反比;各小流域面积的大小与氮素输出负荷呈正相关,而小尺度流域面积对氮素输出浓度和单位面积氮素输出强度无关.

非点源污染对太湖上游西苕溪流域水环境的影响

水资源短缺是全球性关注的问题水质恶化更加剧了这一问题的严重性定量研究水质变化及其影响因素可为治理水环境提供基础依据. 与实测数据及综合污染指数的对比表明水质指数能够合理反映水质的变化程度和时空变化趋势. 利用西苕溪流域1996-2000年水质监测数据的研究结果如下西苕溪流域水质的空间变化趋势是自上游至下游逐渐恶化时间变化的总体趋势是逐年转好点污染源得到有效控制年份1999年的水质指数比以前年份1996-1998年有所提高但幅度不大说明非点源污染是影响西苕溪流域水质的重要因素流域水污染的主要形式是氮磷污染其主要非点源是农田经济竹林和城镇径流及居民生活污水等.

影响浙江西苕溪底栖动物分布的关键环境变量指示种的筛选

利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了55个样点上游3种空间尺度下(亚流域、河岸带和局部)的土地利用类型,通过冗余分析筛选出能够在显著水平上最大程度解释西苕溪流域底栖动物分布的最小变量组合——氨氮、荫蔽度、电导率、亚流域农田百分比以及栖境复杂度.方差分解结果表明氨氮是研究区域影响底栖动物分布的最重要环境变量,亚流域尺度农田百分比也是一个重要影响变量.在50%-100%适合度范围内最终筛选得到短脉纹石蛾Cheumato-psyche sp.1和Cheumatopsyche sp.2作为关键环境变量指示种.在一定范围内短脉纹石蛾的数量随着水体氨氮浓度和亚流域尺度农田百分比的上升而增加.短脉纹石蛾分布广泛、采集容易、具备一定的耐污能力和主动漂流能力、幼虫个体较大且在水中的生活史较长以及具有一定的生态可塑性等优点决定了短脉纹石蛾可以作为西苕溪流域的受干扰水体氨氮和亚流域尺度农田百分比的指示种.

^(137)Cs法应用于流域土壤侵蚀初步研究——以太湖上游浙江省安吉县西苕溪为例

太湖流域水体富营养化、水环境质量下降问题日趋突出 ,而由土壤侵蚀造成的物质迁移是流域非点源营养元素输入的主要载体之一 ,因此 ,流域土壤侵蚀的定量研究具有重要的理论和现实意义 .以太湖上游浙江省安吉县西苕溪流域为例 ,利用137Cs示踪分析方法对该区域的土壤侵蚀数量及空间分布状况作了初步的研究 ,结果表明 :研究区域的137Cs背景值为(2 14 8.8± 12 0 .7)Bq/m2 ;根据建立以及选择的土壤侵蚀和沉积模型计算 ,研究区内非耕作土土壤侵蚀模数平均在 - 431.6t/km2 ·a(“ -”表示堆积 ) ,耕作土土壤侵蚀模数平均在 16 81.2t/(km2 ·a) ,年均土壤侵蚀厚度为 1.5 3mm .研究结论对深入探讨太湖流域上游物质迁移对太湖的生态影响具有基础意义 .

西苕溪流域土地利用对氮素输出影响研究

以位于太湖地区的西苕溪流域为研究区,利用Arcview3.2的水文模拟和空间分析扩展模块进行子流域划分和典型小流域选择,通过对2000年TM/ETM遥感影像解译获得流域土地利用数据.在2004年分3次(7月、9月、12月)监测了各个小流域出口的总氮浓度,用以表征流域氮素输出强度.基于以上数据,分析了小流域氮素输出的时空变化差异以及土地利用结构对氮素输出影响.结果表明:各个小流域氮素输出差异很大,空间上有从上游到下游逐渐增大的趋势,时间变化上,西苕溪流域中下游的小流域氮素输出7月>9月>12月,上游地区的小流域则与之相反,这与流域的降雨径流分布和土地利用方式差异有关.多个小流域的对比分析表明,流域土地利用结构对氮素输出的影响更大.流域内林地面积比例越大,氮输出强度越小;相反,与人类活动有关的土地利用类型如耕地和居民地比例增大将带来氮素输出增大的后果,而氮素输出的强度似乎与流域面积大小无关.

西苕溪流域土地利用对氮素径流流失过程的影响

采用野外实验地人工模拟降雨方法,研究了浙江省西苕溪流域不同土地利用类型的土壤氮素径流流失过程。研究结果表明,土地利用类型深刻地影响着径流及其氮流失的过程,各种土地利用类型的产流时间、径流增长率、积累径流量和氮的流失过程均有明显差异:相同降雨条件下,产流所需时间菜地最长,其余依次为稻田、竹林、草地和桑园;径流增加及积累径流量最大的是稻田,其它依次为桑园、竹林、草地和菜地;各种土地利用类型径流中有效态氮浓度与降雨时间具有很好的相关性,可以用不同的方程式进行模拟。

气候变化与人类活动对太湖西苕溪流域水文水资源影响甄别

采用累积距平曲线与Mann-Kendall法对太湖西苕溪流域降水、潜在蒸散发和径流序列进行趋势分析。结果表明,流域径流与潜在蒸散发在95%的置信水平下为下降趋势,而降水无显著变化趋势。为定量甄别气候变化与人类活动对流域水文过程的影响,探寻流域水文变化的主要驱动因素,采用敏感性系数法与改进前后的双累积曲线法分析了气候变化与人类活动对太湖西苕溪流域1972~2010年水文过程的影响。结果表明,气候变化与人类活动对流域径流变化影响的贡献分别为37%~42%和58%~63%,人类活动影响大于气候变化。

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区，基于1985和2002年土地利用空间数据，结合土地利用变化的驱动因子，运用马尔科夫模型和CLUE-S模型，模拟了研究区2020年土地利用的空间格局；在此基础上，通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析，揭示研究区未来土地利用／覆被变化及其景观生态效应。结果表明：按照1985-2002年土地利用变化的发展趋势，未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加，耕地、林地面积减小，研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上，斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势，而斑块平均面积减小，表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点；而从斑块类型水平上看，各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大，反映了生态系统的复杂性。

太湖流域上游西苕溪支流的营养状态特征及成因分析

为了解太湖流域上游支流水体的营养状态特征及流域附近土地利用对水质的影响,选取了入湖水系西苕溪的10条主要支流进行了野外采样和实验室研究.研究结果表明,支流总磷（TP）、颗粒磷（PP）、总溶解性磷（TDP）、总氮（TN）、铵态氮（NH4^＋-N）、硝态氮（NO-3-N）含量季节间差异较大,TP含量范围为0.033~0.205 mg/L,PP含量范围为0.007~0.104 mg/L,TN含量范围为2.014~5.921 mg/L,NH4^＋-N含量范围0.021~1.659 mg/L,NO3^--N含量范围1.082~3.415mg/L,COD范围为6.5~15.5 mg/L.总体上呈现为枯水期〉平水期〉丰水期.部分支流受到不同程度的氮污染.利用水质参数进行聚类分析,可以将10条支流分成4类,其水体营养特征与周围环境相联系.支流营养盐、COD的通量明显受流量控制,表现为丰水期〉平水期〉枯水期.土地利用类型的差异是导致其水质变化的主要原因,耕地和居民地主要起源的作用,林地和草地主要起汇的作用.在丰水期和枯水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地和林地;在平水期,对TP影响最大的是居民地,而对TN影响最大的是林地.

流域土地利用/覆被变化的洪水响应——以太湖上游西苕溪流域为例

土地利用/覆被变化是影响流域洪涝灾害的重要因素。基于太湖流域在全国的重要性及太湖流域土地利用/覆被变化洪水效应研究的迫切性,选择太湖上游西苕溪流域为研究对象,利用分布式水文模型HEC-HMS模拟了5种土地利用情景下的2次典型洪水过程,定量分析了单一土地利用/覆被对洪水过程的影响程度。结果表明,对于同场降雨,5种土地利用类型的洪水总量和洪峰流量大小顺序为:林地<疏林灌丛<草地<耕地<建设用地;涨水历时长短顺序为:林地>疏林灌丛>草地>耕地>建设用地;峰现时间出现最早的是建设用地,其次是耕地、草地、疏林灌丛地和林地。建设用地对暴雨洪水过程影响最为显著,不仅使得最大洪峰流量和洪水总量增大,汇流时间变短,还大大改变了洪峰形态,使流域原有的坦化洪水波形的能力降低。城市化会严重加剧流域暴雨洪水,而森林则有利于缓和流域暴雨洪水过程。

典型流域土地利用/覆被变化及对水质的影响——以太湖上游浙江西苕溪流域为例

利用1985、1995和2000年的TM数据及水质资料,运用GIS和水质指数法研究西苕溪流域的土地利用/覆被变化及其水环境效应。结果表明:流域内耕地不断减少,建设用地持续扩大,林地前期减少后期缓慢增加;林地和耕地是流域内的主要土地利用类型,二者面积之和占流域面积的比例在三个时段均在92%以上;空间集中性及斑块碎化是土地利用空间格局变化的主要表现,建设用地斑块数量增多且斑块面积明显增大,耕地面积减少但斑块数量增多。研究时段内流域水质在时间上呈逐步恶化趋势,在空间上则表现为自上游至下游逐渐下降,其中,1996～2000年,研究河段内水质指数下降幅度达30%左右;只治理点污染源仅使水质指数增加6.5%左右,表明影响水质的主要因素是土地利用变化导致的面源污染。