松花江流域吉林市段土地利用与水质变化的关系研究

发布时间：2020-11-02 23:09

　　 土地利用变化与水环境密切相关,是影响水环境变化的重要因素。土地利用方式的改变会通过物质的流动与能量的循环的方式,使水循环过程发生变化。因此,土地利用变化的水环境效应是目前非点源污染领域十分重要的研究方向。其研究不仅有利于水土资源的可持续利用,而且对于社会的可持续发展及生态保护具有重要意义。本文基于ENVI 5.1、ArcGIS 10.2、SPSS 19.0以及CANOCO 4.5等软件,以Landsat TM/OLI卫星遥感影像、30M分辨率数字高程数据(DEM)、水质监测数据以及统计数据和图件为数据源,运用水文分析、空间叠加分析、Spearman相关分析、RDA分析、尺度效应分析等多种方法,在对松花江流域吉林市段2013年和2017年的土地利用变化特征以及水质状况分析的基础上,构建以流域河岸带为中心的不同缓冲距离的土地利用方式与水质指标之间的统计关系模型,并探讨其尺度效应。研究结果表明:(1)松花江流域吉林市段土地利用类型以林地、耕地为主,建设用地、水域、草地和未利用地所占比例较小。2013-2017年间,研究区内建设用地面积呈增加趋势,其变化幅度最大,五年间共增加了160.956 km~2,平均每年增加40.239km~2;其次是耕地,面积减少了142.439 km~2,平均每年减少量为35.610km~2;林地面积减少19.472km~2;其他用地类型面积变化不大。从变化的速度来看,面积增加最快的是建设用地,达到3.57%/a;未利用地的面积减少速度最快,为0.21%/a,其次是耕地,减少速度为0.18%/a。2013-2017年期间,土地利用变化以耕地向建设用地的转化为该阶段最主要特点。(2)2013-2017年,松花江吉林市江段干流及支流水质状况良好,各项污染指标均满足《地表水环境质量标准》中Ⅲ类标准。从时间上看,五年来,各断面水质的污染程度有一定增加;从空间上看,从上游至下游污染程度呈加重的趋势,下游墙缝、哨口断面污染较严重,而白旗断面水质有所好转。(3)林地、耕地、建设用地与水质指标的相关性较显著,林地与水质污染指标呈负相关,耕地和建设用地与水质污染指标呈正相关。其中,耕地对水质的正相关性最为显著,其次为建设用地,说明耕地和建设用地对河流水质的恶化具有明显的作用。林地在较大空间尺度上能起到净化水质、涵养水源以及保持水土的作用,而草地在100m的近岸带表现出一定的截留污染物的作用,在100m以外的草地对河流水质的影响不明显。在尺度效应上,离河岸带距离越近,土地利用格局对水质的影响程度越大,并且这种影响在400m范围内最为显著,即该尺度范围为影响松花江流域吉林市段水质的关键区域,说明松花江流域吉林市段河流近岸带土地利用方式是影响河流水质的重要因素。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：F301.24;X52
【部分图文】：

技术路线图

2 研究区概况 地理位置研究区位于吉林省东中部，长白山脉向松嫩平原过渡地带的松花江畔，位于°3′~128°51′E、41°43′~44°32′W（图 2-1），流域总面积 49725.6km2。松花江在吉林市的集水范围即为本文的研究区域1，包括吉林市大部分地区以及延边朝鲜族自治州市、通化市、辽源市的小部分地区。吉林市市区面积 3774.6km2（第二次全国土地结果）[45]，辖昌邑区、船营区、龙潭区、丰满区、蛟河市、磐石市、桦甸市、舒兰高新区、经开区、永吉县。总人口 450 万，其中市区人口 198 万。吉林市区位于东区和中部平原的过渡地带，中心城市四周环山，三面环水。松花江呈反“S”形由南向经市区，龙潭山、北山、小白山、朱雀山、大砬子山、炮台山分布周围，具有山水城市的特点[46]。

3.2.1 洼地填充无洼地的 DEM 数据是流域水文分析的基础。DEM 数据中不能存在洼地及小平原，且所有地形必须由斜坡构成，否则所提取的水系通道将会产生不连续的现象[51]。洼地填充的基本过程是先利用水流方向数据，计算出 DEM 数据中的洼地区域，然后计算出这些洼地区域深度，最后运用 Fill 工具设置填充阈值，进行洼地填充，低于或等于阈值深度的洼地将被填充，高于阈值的洼地将作为真实的地形保留，不予填充。3.2.2 流向提取流向栅格显示水流离开高程栅格单元的方向，计算流向有单流向和多流向方法。本文运用广泛使用的 D8 单流向方法，对中心栅格周围的八个邻域栅格进行编码，中心栅格的水流方向即可由邻域栅格的编码来确定，由此生成水流方向栅格数据。这一步骤通过 Flow Direction 工具实现，流向提取的过程如图 3-1 所示。
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本文编号：2867717