淇河流域水源供给服务功能空间异质性研究

发布时间：2020-06-14 20:35

【摘要】：山地是地球生命支撑体系的重要组成部分和陆地生态系统生存与发展的基础,是陆地表面最为脆弱的生态系统之一,对全球变化较为敏感。在全球变化背景下,近年来山地生态环境发生了明显变化,主要表现在森林面积减小、土地荒漠化、水土流失、自然灾害加剧等方面。山地生态系统是一个开放的巨系统,较大的地形差异使生态系统在短距离内发生剧烈变化,形成了显著的地理梯度差。随着人们对山地生态系统服务重要性认识的不断增强,围绕着山地生态系统服务功能的研究也迅速发展起来。山地生态系统对水分的敏感性非常突出,山区气候变化与植被覆被变化必将引起山区流域水文过程变化,对流域乃至区域的水源供给及土壤侵蚀等环境问题的防治等将产生较大影响。山地水源供给服务功能是维持生态系统中生物多样性以及其他生态系统功能的重要基础。占陆地面积24%的山地为人类提供80%的水源,因此山地生态系统水源供给服务的研究是学术界关注的前沿和热点领域,其对于人类社会、经济与生态环境的可持续发展具有至关重要的作用。淇河流域地处太行山南段,属于第二阶梯向第三阶梯过渡的区域,地势由西向东逐渐降低,山区占全流域面积的96%,具有山地、低山丘陵、平原等多种地貌类型。气候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明;年均降水量617.8mm,是我国暴雨中心之一。本文利用2000-2015年降雨、蒸散量、DEM、土壤深度数据以及土地利用数据,基于ArcGIS平台,借助土地利用转移矩阵、Kriging、InVEST模型等工具,对淇河流域水源供给服务功能空间异质性进行评估,分析探讨了16年间淇河流域水源供给服务时空分布情况及不同地形条件下水源供给的变化特征,为淇河流域生态社会建设提供科学依据。本研究相关结论如下:(1)近16年淇河流域水源供给量整体呈现先增加后降低的趋势,在2005年达到峰值(1.79亿m~3)。研究区16年间水源供给量的空间分布格局相似,水源供给量最高值均出现在流域下游;研究区相邻两期水源供给量变化具有空间差异性,2000-2005年淇河流域水源供给量增加的区域面积大于减少的面积,水源供给能力整体增强;而2005-2010年、2010-2015年的水源供给能力随之减弱,其中2010-2015年水源供给量的减少幅度相对较小。(2)2000-2015年淇河流域水源供给重要功能区的供给量基本呈自西北向东南方向增加的趋势,即从一般重要区向重要区变化的过程。研究区四期水源供给重要功能区的空间分布基本一致。(3)淇河流域单位面积水源供给量随起伏度逐渐增加而降低;随着海拔的升高逐渐降低,海拔1600m上达到最低值(348.05mm/km~2);随坡度的增加呈逐级微减而后微增,在较陡坡处达到峰值后突减,坡度低的地区水源供给能力相对较强;研究区平地地区(-1o)单位面积水源供给量达到峰值(4771.98mm/km~2),说明与其他坡向相比,平地的水源供给能力较强。(4)从不同地形起伏度分析,水源供给总量在小起伏分布最大,其次是微起伏和平坦区;从不同垂直带分析,淇河流域水源供给量主要是由低海拔地区提供;从不同坡度分析,整体上研究区坡度低的水源供给总量较坡度高的大;从不同坡向分析,水源供给总量在各坡向的分配较均匀,在阳坡略高于阴坡,研究区水源供给量在坡向上的分布规律具有一致性。(5)淇河流域土地利用类型以耕地、草地和林地为主,16年间各土地利用类型均发生了不同程度的变化:耕地面积显著减少,草地和水域面积大幅增加,建设用地扩张明显,林地面积变化不大。2000-2015年研究区水源供给总量最小的土地利用类型是水体,其他土地利用类型水源供给量大小在不同年份具有一定的差异,2000年和2005年均表现为草地建设用地耕地林地未利用地;2010年和2015年均表现为建设用地草地林地耕地未利用地。(6)从不同地形条件上土地利用类型分布和单位面积水源供给变化分析可知,随着不同地形条件上耕地面积减少,林地和草地面积增加,对应的单位面积水源供给量逐渐降低。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171
【图文】：

图 2-1 研究区地理位置及地形淇河流域文化底蕴厚重，拥有丰富的自然和文化遗迹，形成了丰富的自然人文资源。自然资源，淇河流经太行山脉形成与众不同自然风光，“水影山光，胜过桃源”，享有 “北国漓江”的美誉，河流两岸景色宜人，以其清澈的水质闻名全国[88]。鹤壁境内的火山地貌景观区恰好位于淇河流域内，该景观区主要由上浴火山、黑山、浮山等山体组成。淇河流域内的上浴火山被称为中华奇观，名誉天下。上浴火山的地幔物质丰富，构成火山山体的岩石是苦橄玢岩石，在地表中非常罕见，该岩石物质来源于上地幔约 140km 深处，因此该奇特的地貌也被成为“地幔窗口”。 黑山，又被称为金山或墨山，构成山地的岩石是橄榄玄武岩，山体呈苍黑色，山体南面淇水环绕，优美的景色吸引了众多古今文人墨客。同时黑山也是佛教圣地，金山嘉佑禅寺修建于此。火山喷发导致众多生物被掩埋，经过漫长时演化形成丰富的化石资源，因此在黑山、浮山的奇岩峻壁被称为令人惊叹的“火山灰下的热带哺乳动物园”或“热带动物化石宝库”。淇河流域除了火山地貌景观区，还包括另一处令人惊叹的景观区—白龙庙风景区。白龙庙风景区位于上浴乡境内，

是由陆地与淡水生态系统评估和海洋生态系统评估两大基本模块组成，包括生物多、碳模块、作物授粉、木材收获管理、产水量、土壤保持、水质净化等多个模块块在对生态系统服务功能进行评估时可以实现快捷的量化和价值化，使其评估结果观性更强，也为政府和相关部门推动生态系统服务功能的保护、生境恢复及生态环划的实施提供了更好的权衡依据，确保区域生态环境处于可持续发展状态。本研究评估淇河流域水源供给量的 InVEST3.2 版本中的产水量模块如下（图 2-1）：

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙艳伟;李加林;马仁锋;李伟芳;;于桥水库流域水源供给服务的空间分布格局[J];水资源与水工程学报;2015年06期

2 曾建军;李元红;金彦兆;胡想全;王军德;;InVEST模型在石羊河流域生态系统水源供给中的应用前景与方法[J];水资源与水工程学报;2015年06期

3 常纯;王心源;杨瑞霞;刘传胜;骆磊;甄静;项波;宋经纬;廖颖;;基于DEM-NDVI的高山植被带定量刻划[J];地理研究;2015年11期

4 王雅;蒙吉军;;基于InVEST模型的黑河中游土地利用变化水文效应时空分析[J];北京大学学报(自然科学版);2015年06期

5 马良;金陶陶;文一惠;吴秀芹;刘桂环;;InVEST模型研究进展[J];生态经济;2015年10期

6 吕一河;胡健;孙飞翔;张立伟;;水源涵养与水文调节:和而不同的陆地生态系统水文服务[J];生态学报;2015年15期

7 林世伟;武瑞东;;“三江并流”区生态系统供水服务的空间分布特征[J];西部林业科学;2015年03期

8 唐尧;祝炜平;张慧;宋瑜;;InVEST模型原理及其应用研究进展[J];生态科学;2015年03期

9 周侃;樊杰;;中国欠发达地区资源环境承载力特征与影响因素——以宁夏西海固地区和云南怒江州为例[J];地理研究;2015年01期

10 乔伟峰;盛业华;方斌;王亚华;;基于转移矩阵的高度城市化区域土地利用演变信息挖掘——以江苏省苏州市为例[J];地理研究;2013年08期

相关博士学位论文 前1条

1 杨国福;人类—自然耦合系统中生态系统服务间关系研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前6条

1 徐建宁;基于InVEST模型的小江流域生态系统服务评估[D];兰州交通大学;2016年

2 张静静;豫西山地NDVI时空变化及其对气候因子的响应[D];河南大学;2016年

3 黄从红;基于InVEST模型的生态系统服务功能研究[D];北京林业大学;2014年

4 张媛媛;1980-2005年三江源区水源涵养生态系统服务功能评估分析[D];首都师范大学;2012年

5 孙婧;黑河干流肃南山地生态系统的协调发展研究[D];西北师范大学;2005年

6 周文佐;基于GIS的我国主要土壤类型土壤有效含水量研究[D];南京农业大学;2003年

本文编号：2713323