【摘要】：本研究以水土保持的典型實(shí)驗(yàn)區(qū)延河流域?yàn)閷?duì)象,探討延河流域退耕還林(草)政策實(shí)施前后土地利用/覆被變化的特征,試圖將自然環(huán)境條件與土地利用/覆被變化以及歷史發(fā)展過(guò)程相互聯(lián)系,評(píng)價(jià)延河流域景觀格局變化對(duì)水文過(guò)程的影響,對(duì)流域景觀格局與水文過(guò)程的研究具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文應(yīng)用遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合實(shí)地調(diào)研和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法,首先分析退耕還林(草)政策實(shí)施前后,延河流域土地利用/覆被變化(LUCC)狀況。并通過(guò)元胞自動(dòng)機(jī)—馬爾科夫鏈(CA-Markov)空間動(dòng)力學(xué)模型模擬預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì)；而后借助SWAT分布式水文模型,分析和模擬預(yù)測(cè)延河流域的水文過(guò)程；在此基礎(chǔ)上,嘗試定義內(nèi)涵包括地形、土壤和土地利用/覆蓋變化(LUCC)信息的景觀單元,通過(guò)景觀格局指數(shù)方法定量描述延河流域在地形和土壤類型復(fù)雜多變的情況下,土地利用變化引起的景觀格局變化對(duì)生態(tài)水文過(guò)程,特別是土壤侵蝕過(guò)程的影響,并構(gòu)建與土壤侵蝕過(guò)程密切相關(guān)的綜合性景觀格局指數(shù),反映區(qū)域景觀格局變化與土壤侵蝕過(guò)程的耦合關(guān)系。主要結(jié)論如下： (1)延河流域土地利用變化：耕地不斷減少,生態(tài)用地不斷增長(zhǎng)。1990-2010年,延河流域土地利用呈現(xiàn)出牧草地、灌叢林、有林地不斷增長(zhǎng)、耕地不斷縮減的態(tài)勢(shì)。牧草地較其它土地類型比例是最大的,屬于延河流域的優(yōu)勢(shì)景觀類型。根據(jù)CA-Markov模型預(yù)測(cè),到2020年延河流域林、灌、草地總面積將達(dá)到66.63%,耕地占14.53%,牧草地減小了10.59%,園地增長(zhǎng)105.35%,建設(shè)用地增長(zhǎng)89.68%。上述變化與延河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)基本符合。 (2)延河流域水文過(guò)程：延河流域降水量、徑流量和輸沙量時(shí)空變化有規(guī)律性。依據(jù)歷史文獻(xiàn)資料生成“延河流域歷史記載旱澇災(zāi)害時(shí)間序列圖”,得知延河流域歷史上旱澇災(zāi)害相間發(fā)生,旱災(zāi)危害較大。近60年的降水量、徑流量、輸沙量時(shí)間序列變化相似,三者實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性顯著,但降水量與輸沙量的相關(guān)性較弱,降水量、徑流深和輸沙量的變異系數(shù)依次增大。通過(guò)延河流域6h雨量點(diǎn)IDW插值圖分析,徑流量與降雨強(qiáng)度空間變化特征相似呈現(xiàn)由中部向東西兩邊依次遞減；然而產(chǎn)沙量空間分布特征與降水強(qiáng)度和徑流量的空間分布特征很不同,呈現(xiàn)由南向北,由東向西遞減的趨勢(shì)。 (3)延河流域SWAT分布式水文模型的構(gòu)建和應(yīng)用：利用SWAT模型對(duì)延河流域土地利用/覆被變化的水文效應(yīng)進(jìn)行模擬分析,得出隨著林、灌、草地面積的增長(zhǎng)有助于延河徑流量增加,而泥沙量將會(huì)大幅度減小的結(jié)論。 (4)本文嘗試將水文響應(yīng)單元(HRU)作為基本景觀單元來(lái)研究景觀格局：由土地利用類型、土壤類型、地形特征等幾個(gè)要素共同構(gòu)成水文響應(yīng)單元(HRU)的空間異質(zhì)性。用景觀指數(shù)方法研究水文響應(yīng)單元(HRU)的空間格局特征。在景觀水平上,通過(guò)主成分因子分析選取DCAD、GYRATE_SD、COHESION、SHEI、TCA、 PAFRAC. IJI等7個(gè)景觀指數(shù)。并從幅度和粒度兩個(gè)方面進(jìn)行景觀尺度分析,判斷適宜粒度為80m。耦合分析延河各子流域的景觀指數(shù)與年徑流深、年產(chǎn)沙量關(guān)系,結(jié)果7個(gè)所選景觀指數(shù)與徑流量的相關(guān)系數(shù)很小,全部不能通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。但除了TCA和IJI外其它五個(gè)景觀指數(shù)與產(chǎn)沙量之間有顯著相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值介于0.3-0.5之間。 (5)嘗試構(gòu)建Slope-HRU景觀指數(shù)：延河流域各子流域的Slope-HRU景觀指數(shù)與年產(chǎn)沙量耦合關(guān)系明確,相關(guān)系數(shù)為-0.6,呈顯著負(fù)相關(guān)。根據(jù)水土流失“源-匯”景觀格局理論構(gòu)建的Slope-HRU景觀指數(shù),在一定程度上反映了景觀格局與水土流失過(guò)程的相互關(guān)系。通過(guò)對(duì)延河流域41個(gè)子流域的Slope-HRU景觀指數(shù)R值空間分布特征分析,結(jié)果表明：在子流域尺度上,Slope-HRU景觀指數(shù)和年產(chǎn)沙量存在明顯的區(qū)域分異規(guī)律。而且Slope-HRU景觀指數(shù)R值空間變異情況與年產(chǎn)沙量的空間變化規(guī)律相反,即R值由東南向西北遞增,年產(chǎn)沙量由東南向西北遞減。 (6)論文創(chuàng)新點(diǎn)： ①本文嘗試將水文響應(yīng)單元(HRU)作為基本景觀單元來(lái)研究景觀格局,由土地利用類型、土壤類型和地形特征等幾個(gè)要素共同構(gòu)成水文響應(yīng)單元(HRU)的空間異質(zhì)性。用景觀指數(shù)方法研究水文響應(yīng)單元(HRU)的空間格局特征。 ②根據(jù)水土流失“源-匯”景觀格局理論,嘗試構(gòu)建Slope-HRU景觀指數(shù),反映景觀格局與水土流失過(guò)程的相互關(guān)系。
【圖文】：

延河流域區(qū)位圖

延河流域數(shù)字地形圖
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P901;P333

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄔倫;承繼成;史文中;;地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的不確定性問(wèn)題[J];測(cè)繪科學(xué);2006年05期

2 呂一河;陳利頂;傅伯杰;;景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合途徑分析[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2007年03期

3 趙銳鋒;陳亞寧;李衛(wèi)紅;張麗華;吳世新;黃青;;塔里木河干流區(qū)土地覆被變化與景觀格局分析[J];地理學(xué)報(bào);2009年01期

4 郝慧梅;任志遠(yuǎn);;區(qū)域LUCC的土壤侵蝕響應(yīng)研究——以榆林市為例[J];干旱區(qū)研究;2008年04期

5 郭旭東,陳利頂,傅伯杰;土地利用/土地覆被變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響[J];環(huán)境科學(xué)進(jìn)展;1999年06期

6 孫然好;陳利頂;王偉;王趙明;;基于“源”“匯”景觀格局指數(shù)的海河流域總氮流失評(píng)價(jià)[J];環(huán)境科學(xué);2012年06期

7 嚴(yán)穎;李娟;;馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣在人力資源供給預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J];市場(chǎng)論壇;2011年09期

8 傅伯杰,馬克明,周華峰,陳利頂;黃土丘陵區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)土壤養(yǎng)分分布的影響[J];科學(xué)通報(bào);1998年22期

9 龔文峰;袁力;范文義;;基于CA-Markov的哈爾濱市土地利用變化及預(yù)測(cè)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年14期

10 布仁倉(cāng),胡遠(yuǎn)滿,常禹,李秀珍,賀紅士;景觀指數(shù)之間的相關(guān)分析[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2005年10期

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1 陳鵬飛;黃土丘陵溝壑區(qū)小流域水沙變化與土地利用格局演變的耦合研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2655552