香溪河流域土地利用与水土流失的关系研究

论文摘要

随着社会和经济的发展,区域土地利用状况发生了变化,这也给水土流失的产生和发展带来影响。将“3S”技术应用于水土流失快速调查,可及时、准确掌握水土流失现状,通过对土地利用与水土流失变化关系的研究,探索其耦合机理,对了解水土流失变化规律,有效防治水土流失有着积极的理论和现实意义,同时也为研究区水土流失防治思路和目标的确定,加快生态建设工作步伐提供了技术支撑。长江是我国流域面积最大的河流,但是长期以来,由于自然和人为因素的影响,流域水土流失问题十分严重,而且主要集中在上游地区。本文以上游的三峡库区香溪河流域为研究对象,综合运用“3S”技术、景观生态学、灰色系统理论、Mann-Kendall秩次趋势分析法等,开展了土地利用动态变化与水土流失时空变化过程关系的研究,取得如下结论:（1）提出了区域土壤侵蚀强度及其影响因子有效提取的技术途径和方法。基于“3S”技术,通过人机交互结合计算机半自动解译、绿色生物量指标结合野外标志校正、土壤侵蚀强度空间分析等技术手段,可实现土地利用类型、植被覆盖度、土壤侵蚀强度的有效提取,野外复核正确率达89.1%。（2）建立了土地利用状况动态变化评价方法体系。利用空间动态度分析、马尔可夫转移模型计算、景观格局分析等方法,可系统地评价土地利用状况的动态变化。研究表明:1988至1999年间,土地利用各类型都存在着相互转移,其中以耕地向林地、草灌、园地转移和草灌向林地、耕地转移为主,陡坡地退耕还林100.73 km2,转为草灌65.18 km2,改为园地48.44 km2等;土地利用类型景观破碎度在增加,土地利用格局由简单向复杂转变,景观斑块平均密度由1.73增到16.19。（3）建立了土壤侵蚀时空变化过程评价方法体系。利用土壤侵蚀强度变化速率分析、空间重心转移分析、空间结构分形特征及稳定性分析等,可有效地分析土壤侵蚀强度时空变异过程。研究表明:各侵蚀强度等级年变化率由大到小排列次序为微度、极强度、强度、剧烈、中度、轻度;各强度等级斑块平均重心呈纬度变化幅度大于经度变化幅度的空间变化特征;除微度侵蚀外,其余侵蚀等级图斑的稳定性指数均呈增加趋势,表明各侵蚀等级在朝微度方向发展,水土流失状况趋于好转。（4）初步阐明了不同土地利用类型与土壤侵蚀强度的耦合关系。研究表明:不同土地利用类型具有不同的土壤侵蚀率,侵蚀率较大的是园地、耕地、林地与草灌,而居民点、交通用地、水域等侵蚀率较小;景观格局平均形状指数和图斑数对土壤侵蚀结构的分维影响最大,而平均图斑面积对水土流失结构的分维影响较小。（5）初步探讨了流域水土流失驱动因素及其定量分析方法。研究表明:自二十世纪八十年代末以来,香溪河支流高岚河小流域的径流量和输沙量均呈5a平均值下降趋势;香溪河流域输沙量变化中人为作用贡献率为53.8%,而自然因素贡献率为46.2%,引起香溪河流域输沙量变化的主要原因为人为因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 土壤侵蚀研究方法方面
• 1.3.2 “35”技术在土壤侵蚀研究中的应用
• 1.3.3 土地利用/覆被变化研究方面
• 1.3.4 土地利用变化对水土流失的影响方面
• 1.4 研究目标
• 1.5 研究内容
• 1.5.1 11 年来香溪河流域土地利用时空动态变化过程分析
• 1.5.2 11 年来香溪河流域水土流失动态变化过程
• 1.5.3 土地利用变化对水土流失的影响机理
• 1.5.4 驱动因素及定量分析
• 1.6 技术路线
• 2 研究方法
• 2.1 遥感信息的提取
• 2.2 分形理论
• 2.3 灰色关联分析法
• 2.4 景观生态学理论与方法
• 2.5 径流小区观测数据分析法
• 2.6 MANN-KENDALL（M-K）趋势分析检验法
• 3 香溪河流域土壤侵蚀因子信息的提取
• 3.1 研究区概况
• 3.1.1 自然概况
• 3.1.2 社会经济概况与水土流失现状
• 3.2 土地利用现状信息的提取
• 3.2.1 基础数据源
• 3.2.2 空间地理信息分析处理
• 3.2.3 影像正射纠正、融合与镶嵌
• 3.2.4 土地利用类型解译
• 3.2.5 解译成果野外复核
• 3.3 植被覆盖度信息的提取
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 植被覆盖度解译标志的建立
• 3.3.3 植被覆盖度信息的提取
• 3.4 土壤侵蚀强度空间分析
• 3.4.1 土壤侵蚀分类分级标准
• 3.4.2 土壤侵蚀强度空间分析
• 3.4.3 GIS 平台下土壤侵蚀强度空间分析与数据生成
• 3.5 小结
• 4 土地利用时空动态变化过程分析
• 4.1 土地利用分类
• 4.2 土地利用时间变化过程
• 4.2.1 土地利用结构变化
• 4.2.2 土地利用程度变化
• 4.2.3 土地利用类型转移
• 4.3 土地利用景观格局分析
• 4.4 小结
• 5 水土流失时空变化过程分析
• 5.1 水土流失时间变化过程
• 5.1.1 水土流失等级结构变化
• 5.1.2 水土流失等级变化速率
• 5.1.3 水土流失类型转移
• 5.2 水土流失空间变化过程
• 5.3 水土流失等级空间结构分形特征
• 5.3.1 水土流失斑块的周长－面积关系
• 5.3.2 水土流失类型空间结构的分维
• 5.3.3 水土流失等级稳定性指数
• 5.4 小结
• 6 土地利用与水土流失耦合机理
• 6.1 土壤侵蚀与土地利用的关系
• 6.2 土地利用景观格局对水土流失的影响
• 6.3 不同土地利用方式水土流失特征
• 6.4 不同土地利用方式产流产沙特征分析
• 6.4.1 不同土地利用类型的坡地径流特征
• 6.4.2 不同土地利用类型的产沙特征
• 6.4.3 不同土地利用减水减沙效益分析
• 6.5 小结
• 7 流域水土流失驱动因素及定量分析
• 7.1 高岚河流域概况
• 7.2 流域年径流序列的趋势性分析
• 7.2.1 年径流序列的趋势性
• 7.2.2 年输沙量序列的趋势性分析
• 7.2.3 高岚河小流域水沙关系分析
• 7.2.4 高岚河流域水沙演变的驱动因素
• 7.2.5 自然和人为因素对高岚河小流域输沙影响的定量分析
• 7.3 小结
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 个人简介
• 在读期间获得成果目录清单
• 导师简介
• 致谢