黄河流域多时空尺度土地利用与水质的关系     

郭羽羽  李思悦  刘睿  张静 《湖泊科学》2021,33(3):737-748

为探究不同时空尺度土地利用与水质的相互关系,以黄河流域为研究对象,基于2018年河流水质与土地利用数据,提取3种空间尺度(1000 m河段缓冲区、500 m河岸带缓冲区、子流域)的景观格局指数,结合4个季节河流水质指标,采用冗余分析方法定量探讨土地利用对河流水质的多时空尺度影响,获得水质资源管理最有效的时空尺度.结果表明:(1)在3种空间尺度下,耕地和草地占比最大.斑块密度(PD)在1000 m河段缓冲区尺度下更大,香农多样性指数(SHDI)在3种空间尺度下变化不大;(2)水质指标季节性和空间性存在显著差异,夏季水质优于冬季;(3)土地利用在夏季和1000 m河段缓冲区尺度下对水质影响最显著;(4)不同景观格局指数对河流水质产生的影响不同,耕地面积占比和林地面积占比、未利用地面积占比和SHDI对水质影响最为显著,除了耕地面积占比和PD值的增加会导致水质下降外,其余土地利用指数在大多数时空尺度下均可改善水质.该研究基于不同的时空尺度对土地利用与水质的关系进行定量研究,为合理规划土地资源提供参考,从而保护流域水质安全.  相似文献   

典型网状河网区域土地利用和景观格局对地表季节水质的影响——以江苏省溧阳市为例     

张志敏  杜景龙  陈德超  张飞 《湖泊科学》2022,34(5):1524-1539

地表水质受区域景观组成及其空间配置的影响较大,了解景观特征与水质之间的关系可以极大地提高潜在污染的可预测性和污染物输出的评估能力. 以典型网状河网区域(江苏省溧阳市)为例,研究了土地利用和景观格局特征对地表季节水质的影响. 本研究基于2017年每单月从12个监测断面收集的21个水质指标,首先分析了多尺度缓冲区(500、1000、1500、2000、2500和3000 m)内土地利用和景观格局特征,然后通过主成分分析选取12个指标作为主要水质因子,采用冗余分析确定景观因子对水质指标的最佳影响尺度,最后采用偏最小二乘回归(PLSR)探究了最佳影响尺度下景观因子对季节水质的影响. 结果表明,2500 m缓冲区是该区域景观因子对水质指标的最佳影响尺度,旱季大多数水质指标PLSR模型的显著性和预测能力比雨季强. 雨季大多数水质指标都受园地、林草地、散布与并列指数(IJI)和香农均匀度指数(SHEI)的重要影响,并且这些景观因子与除pH和溶解氧浓度之外的其他水质指标均呈负相关. 在旱季,溶解氧、石油类、化学需氧量、总氮和总磷浓度受土地利用的影响最大; 另外,IJI是电导率、硫酸盐和亚硝酸盐氮浓度的最重要影响因子,而SHEI对硫化物和总悬浮物浓度的影响最大. 此外,景观指数对雨季水质的影响更大. 本研究结果揭示了网状河网区域土地利用/景观格局与季节性水质的关系,为区域水环境管理和景观格局优化提供了科学依据.  相似文献   

淮北临涣矿采煤沉陷区不同水体水化学特征及其影响因素   总被引：3，自引：0，他引：3  

孔令健  姜春露  郑刘根  程桦  任梦溪  闵飞虎  方刘兵 《湖泊科学》2017,29(5):1158-1167

为研究淮北临涣矿采煤沉陷区不同水体的补给水源及溶质来源,在现场调查的基础上,系统采集丰水期、平水期、枯水期沉陷区积水、地表河水和浅层地下水样进行测试分析,采用Piper三线图、Gibbs图和因子分析方法,对不同水体水化学特征及其影响因素进行讨论.结果表明:地表水水体总溶解性固体(TDS)质量浓度表现为枯水期丰水期平水期,浅层地下水表现为枯水期平水期丰水期,地表水TDS质量浓度明显高于浅层地下水.地表水中主要阴阳离子为Na~+、Cl~-和SO_4~(2-),水化学类型主要为SO_4~(2-)-Cl~--Na~+型;浅层地下水离子以HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,表现为HCO_3~--Ca~(2+)-Mg~(2+)型.结合Gibbs图和因子分析可知,地表水受蒸发作用、地表径流以及采煤活动等因素影响,浅层地下水在一定程度上体现出大气降水和地表水补给的特点,受岩石风化作用影响较为明显.  相似文献   

土地利用方式影响下的赣江硝态氮浓度和氮稳定同位素分布特征   总被引：1，自引：1，他引：0  

王鹏  齐述华  陈波 《湖泊科学》2015,27(6):1011-1019

赣江硝态氮(NO-3-N)是鄱阳湖氮素输入的主要来源,查明赣江NO-3-N来源对鄱阳湖的富营养化防治具有重要意义.基于2013年1月和6月对赣江干流和主要支流NO-3-N浓度和δ15N-NO-3的测定,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,分析土地利用方式影响下的赣江NO-3-N浓度和δ15N-NO-3分布特征.结果表明,赣江枯水期和丰水期NO-3-N浓度分别为0.52~4.58 mg/L和0.81~2.60 mg/L,均值没有显著性差异;枯水期和丰水期的δ15N-NO-3范围分别为-1.31‰~8.60‰和2.49‰~8.51‰,枯水期均值显著小于丰水期.较大空间尺度的土地利用类型与NO-3-N浓度和δ15N-NO-3有更显著的相关性.赣江NO-3-N浓度、δ15N-NO-3与水田、居民建设用地和水域呈显著正相关,与林地、草地呈显著负相关,这种相关性在丰水期减弱.与一级土地利用分类相比,二级土地利用分类能更好地体现土地利用类型与NO-3-N浓度的相关性,但对土地利用类型与δ15N-NO-3的相关性没有显著提高.农业用地,特别是丘陵水田和平原旱地,是赣江NO-3-N主要的污染来源;与长江流域其它地区相比,赣江流域NO-3-N的生活污水来源比例较小.  相似文献   

太湖上游水源区河流水质对景观格局变化的响应关系——以东苕溪上游为例   总被引：2，自引：0，他引：2  

范雅双  于婉晴  张婧  李雪  李小玉 《湖泊科学》2021,33(5):1478-1489

景观格局演变作为人类活动的综合表征,通过改变水文过程和径流路径,从而影响非点源污染物的发生位置、迁移路径和转化过程,进而对流域水环境产生深刻影响.苕溪作为太湖的主要入湖河流之一,对太湖水环境有着关键的影响作用.本文以发源于杭州市临安区太湖源镇的东苕溪上游区域作为研究对象,在对河流水质进行两个时期监测的基础上,运用相关性分析、冗余分析和逐步回归分析等方法,综合景观组分指数和景观空间配置指数,在子流域尺度上量化景观指数对河流不同水质指标的解释能力,探讨河流水质对流域景观格局的响应规律.结果表明:1)东苕溪上游大部分监测点总氮浓度远超地表水V类水质标准限值,但氨氮和总磷浓度整体较低,部分监测点可达Ⅰ类水质标准.2)在汛期,景观组成中流域的"源"景观比例是影响水质的重要因素,农业用地占比与硝态氮、总氮浓度呈显著正相关,建设用地占比对氨氮、总磷浓度影响显著;而在非汛期,景观配置因子,特别是表征斑块形状的周长—面积分形维数(PAFRAC)对河流水质的影响极显著.3)无论是汛期还是非汛期,林地和草地对河流中污染物均具有显著的削减作用,是流域河流污染防治的关键"汇"景观.4)从整体上来看,河流氮、磷污染与人类活动强度密切相关,增加景观连通性、降低自然景观的破碎化程度可有效改善河流水环境.  相似文献   

城镇化下河流水质变化及其与景观格局关系分析——以太湖流域苏州市为例   总被引：3，自引：0，他引：3  

杨洁  许有鹏  高斌  王跃峰  徐羽  马倩 《湖泊科学》2017,29(4):827-835

以河流近域景观格局与水环境质量间的关系为研究对象,基于2001年及2010年两期土地利用类型以及7条典型河流的溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮5项水质指标,分析城镇化下苏州市河流水质与景观格局之间的关系及其变化规律.结果表明:(1)苏州市河流水质状况总体较差,但呈现一定的好转趋势.(2)河流水质受到城镇用地、旱地及水田的综合影响,并表现出尺度效应.其中城镇用地与旱地对河流水质恶化具有明显的作用,水田则反之.2001-2010年城镇用地及水田对水质的影响程度有所减弱,旱地则增强.(3)蔓延度指数、最大面积斑块比例对河流水质呈现负相关,斑块数量、斑块密度、香农均匀度指数、香农多样性指数则与水质呈现正相关.景观格局对于水质的影响在大范围缓冲区更为显著.研究结果可为苏州水环境管理及太湖流域城市空间开发提供一定的参考依据.  相似文献   

马营河流域1967~2000年土地利用变化对河流径流的影响   总被引：18，自引：0，他引：18  

王根绪  张钰  刘桂民  陈玲 《中国科学D辑》2005,35(7):671-681

自1960年代以来, 干旱内陆流域土地利用格局发生了以耕地持续扩张和天然林草地不断减少的剧烈变化, 分析流域土地利用变化对水文过程的影响对于流域管理十分重要. 以河西走廊中部的马营河流域为例, 选择年径流量、基流量、最大洪峰流量以及流域典型的春季和秋季汛期流量为径流过程参量, 基于流域降水和径流各参量的变化趋势分析和显著的统计回归关系分析, 区别了气候变化对径流过程的影响. 利用1956年以来4期土地利用变化数据, 分析了耕地土地利用和径流过程各参量之间的定量关系, 建立了基于降水和耕地面积两种因素的径流过程统计模拟模型, 研究结果表明, 1967年以来, 由于流域土地利用变化, 尤其是上游林草地大规模转为耕地, 使流域年均径流量减少28.12%, 基流量减少35.32%, 最大洪峰流量减少35.77%, 春季和秋季的平均季节流量分别减少了36.05%和24.87%, 其中耕地面积扩张对年径流量的影响贡献率在77%~80%, 对春季流量的影响贡献率在73%~80%, 对基流量的影响贡献率在62%~65%之间, 流域冬春季节的持续升温也对春季径流减少具有一定影响; 合理规划流域土地利用格局, 对于流域水资源可持续利用河流域可持续发展具有重要意义.  相似文献   

城市河流细菌群落特征及影响因素——以鄱阳湖流域赣江南昌段为例     

刘君政  王鹏  肖汉玉  陈波 《湖泊科学》2018,30(3):741-752

为了了解赣江细菌群落特征,探讨环境因子对城市河流细菌群落结构组成的影响,本文基于高通量测序分析鄱阳湖流域赣江南昌段2015年4月至2016年3月5个采样点(G1~G5)的细菌群落特征.采用R语言"Vegan"程序包中的"Bioenv"程序、冗余分析方法分析环境因子对河水细菌群落的影响,基于Bayesian统计方法的Source Tracker模型估算南昌城区对赣江细菌群落的改变比例.结果表明:赣江南昌段的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria,34.05%)和变形菌门(Proteobacteria,31.59%),其次为厚壁菌门(Firmicutes,15.49%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,9.12%);气温和流量是河流细菌群落主要影响因子,其中气温是影响OTU丰度的最佳单参数,影响门丰度的最佳单参数是流量;水文气象条件(气温和流量)对河流细菌群落的影响大于水化学指标,包括营养盐(溶解有机碳、总磷和铵态氮)、水化学离子(HCO_3~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、K~+和Mg~(2+))和重金属元素(Mn、Cd、Cr、Pb、Cu、As、Ba和Fe).除Proteobacteria外,其余门的细菌相对丰度在5个采样点之间不存在显著差异;Source Tracker模型结果表明南昌城区对赣江细菌群落结构组成的影响为6.33%~34.67%,对赣江南支细菌群落的影响显著高于其他河段;南昌城区对细菌群落的影响较小,主要的影响门类为Proteobacteria.  相似文献   

巴丹吉林沙漠湖泊水离子空间复杂性分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵军峰  李勋贵 《湖泊科学》2018,30(3):680-692

为探讨巴丹吉林沙漠湖泊水离子的空间复杂性,本文采用滑动样本熵方法,将沙漠东南部115个湖泊的313组采样点分为两组(2009年9月和2010年9月为一组,2011年4月、2012年4月、2013年4月和2016年4月为一组),并计算采样点水化学离子的样本熵,分析其空间变化规律.结果表明,4月各个离子和TDS的空间复杂度大于9月;4月和9月TDS熵值和Na~+、Cl~-、K~+熵值相关系数较高,TDS和Na~+、Cl~-、K~+在空间上的复杂度变化趋势较为一致,且Na~+、Cl~-、K~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-都是在西北部和东南角空间复杂度高,其他区域复杂度相对较低;Mg~(2+)比同期其他离子空间复杂度低,其在采样Ⅰ区中间部分的复杂度较高;Mg~(2+)和Ca~(2+)在9月和4月空间复杂度相差较大,9月Ca~(2+)在采样Ⅰ区西北部有一个复杂度较高的突变区域;除9月东南角出现较高熵值之外,SO_4~(2-)空间复杂度分布趋势在4月和9月基本相同;对于离子熵值的季节性变化,气候条件是主导因素;在同月气候条件相似的情况下,影响可溶性离子熵值空间变化的主要因素是水源补给;4月和9月的可溶性离子熵值在研究区中间部分较低,说明该区水源补给量较大.  相似文献   

气候变化和人类活动对鄱阳湖流域赣江径流影响的定量分析   总被引：5，自引：2，他引：3  

刘贵花  齐述华  朱婧瑄  熊梦雅  王点 《湖泊科学》2016,28(3):682-690

气候变化和人类活动对流域径流影响的定量研究是当前研究的热点,赣江作为鄱阳湖流域最大的子流域,径流变化对鄱阳湖湿地水生态系统具有重要的影响.利用Mann-Kendall突变检验分析了赣江流域径流1955—2010年间演变趋势,再分别应用统计方法和IHACRES集总式模型分析气候要素和人类活动对径流的影响.研究表明IHACRES能够较好地模拟赣江流域径流,适用于中亚热带湿润季风气候区.Mann-Kendall突变检验表明赣江流域径流在1979年发生突变,可划分为1955—1979年和1980—2010年两个时段.降水是影响赣江流域径流年际变化的主要因素,而土地利用等人类活动的影响并不明显.水库建设显著影响赣江径流的季节分配,1980—2010年间人类活动影响更加显著,其中45%的年份秋季径流增加50%以上,26%的年份秋季径流增加超过100%,其中1989年的秋季径流增加幅度达到320%.  相似文献   

Influences of watershed landscape composition and configuration on lake‐water quality in the Yangtze River basin of China     

Wenzhi Liu  Quanfa Zhang  Guihua Liu 《水文研究》2012,26(4):570-578

Lake‐water quality is highly dependent on the landscape characteristics in its respective watershed. In this study, we investigated the relationships between lake‐water quality and landscape composition and configuration within the watershed in the Yangtze River basin of China. Water quality variables, including pH, electrical conductivity (EC), dissolved oxygen (DO), Secchi depth (SD), NO₂^?, NO₃^?, NH₄⁺, TN, TP, chemical oxygen demand (COD_Mn), chlorophyll‐a (Chl‐a), and trophic state index (TSI), were collected from 16 lakes during the period of 2001–2003. Landscape composition (i.e. the percentage of vegetation, agriculture, water, urban, and bare land) and landscape configuration metrics, including number of patches (NP), patch density (PD), largest patch index (LPI), edge density (ED), mean patch area (MPA), mean shape index (MSI), contagion (CONTAG), patch cohesion index (COHESION), Shannon's diversity index (SHDI), and aggregation index (AI), were calculated for each lake's watershed. Results revealed that the percentage of agriculture was negatively related to NO₂^?, TN, TP, Chl‐a concentrations, and TSI, while the percentage of urban was significantly correlated with EC, NH₄⁺, and COD_Mn concentrations. Among landscape‐level configuration metrics, only ED showed significant relationships with TN, TP concentrations, and TSI. However, at the class level, the PD, LPI, ED, and AI of agriculture and urban land uses were significantly correlated with two or more water quality variables. This study suggests that, for a given total area, large and clustered agricultural or urban patches in the watershed may have a greater impact on lake‐water quality than small and scattered ones. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Effects of land use on water chemistry in a river draining karst terrain,southwest China     

Guilin Han  Fushan Li  Qiu Tan 《水文科学杂志》2013,58(5):1063-1073

Abstract

The effects of land use on river water chemistry in a typical karst watershed (Wujiang River) of southwest China have been evaluated. Dissolved major ions and Sr isotopic compositions were determined in 11 independent sub-watersheds of the Wujiang River to investigate the spatio-temporal variations in river water chemistry and their relationship to land use. The results show significant spatial variability in pH, major ions, total dissolved solids (TDS), and Sr isotopic compositions throughout the basin. Correlation analysis indicates that nitrogen content is significantly related to forest coverage. Nitrogen and potassium generally have higher values in the rainy season, and the percentage of agricultural land controlled NO₃^- levels, which originate from anthropogenic sources. Forest cover, which varies between 35% and 71%, has no statistically significant impact on river solute concentrations, but the TDS flux is low in sub-watersheds with greater forest cover. Geological sources have a significant influence on pH and Sr isotopic compositions in river water throughout the basin.