流域“源—汇”景观格局变化对水质的响应研究——以清水江流域为例

摘要

清水江作为贵州省第二大河流，流域内水体具有灌溉、生产、饮用、旅游等功能，保护好清水江流域水体水质具有十分重要的现实意义。随着政府对水环境保护的重视，点源污染已经取得较好的控制和治理；而非点源污染由于涉及范围广、控制难度大，目前已成为影响水体水质的重要污染源。景观格局的改变对非点源污染有十分重要的影响，从景观格局入手进行非点源污染的防治是保护水体水质的关键。本研究以2002年、2009年及2013年3期遥感影像为基本数据、结合清水江流域1996~2010年省控断面水质监测数据及2013年丰水期、枯水期水体采样测试数据，并辅以研究区90m DEM数据，对清水江流域景观类型变化情况、水质变化情况进行详细分析。在此基础上，以子流域为研究尺度，运用“源—汇”景观理论，探讨“源”景观、“汇”景观及“源—汇”景观空间负荷对比指数与水质的相关性，并建立“源—汇”景观结构变化对水质的响应模型。得到的主要结论如下：
　　（1）2002~2013年间，清水江流域土地利用类型的面积比例大小顺序为有林地>灌木林地>耕地>草地；清水江流域内有林地、耕地、未利用地面积减少，其中减少最多的为有林地，结构占比减少了5.50％，而灌木林地、草地、水域、建设用地面积增加，其中增加最多的为草地，其次为灌木林地；清水江流域各土地利用类型中，变化幅度及年变化率的大小顺序为建设用地>草地>耕地>灌木林地>有林地>未利用地>水域；有林地与灌木林地之间转化较为强烈，木材的砍伐是导致是清水江流域内有林地与灌木林地转换强烈的原因；清水江流域的土地利用处于中等偏下水平，流域内虽然还存在以伐木为生的农民，但基本做到了林木的科学发展，流域内的土地利用变化是科学的、合理的、正面的。
　　（2）空间上，清水江流域从上游至下游，水体水质总体表现为优—差—优的趋势。时间上，1996~2010年间，水体水质总体上表现为波动中有所好转的趋势；1996~2002年，水体水质处于污染相持阶段，2005~2006年，流域水体水质恶化，尤其是营盘断面。2006年后贵州省政府在开始实施清水江水污染集中治理，使清水江流域水污染得到遏制，水体水质好转。
　　（3）总体上看，“汇”景观对水质的负效应显著，且这种负效应在丰水期表现的较明显。“源”景观对水质的正效应显著，且作为“源”景观的耕地和建设用地对不同时段的水质影响程度不同，建设用地对水质的影响可能是一个持续的过程，而耕地对水质的影响具有季节性，且总体上，耕地对水质的影响可能大于建设用地。
　　（4）“源—汇”景观空间负荷对比指数能够有效的表征景观格局对水质指标NH3-N、TN的影响，并且可以单独用“源—汇”景观空间负荷对比坡度指数或“源—汇”景观空间负荷对比相对高程指数来表征景观格局对水质的影响。
　　（5）清水江流域水质污染的主要来源为承载在建设用地上的生活污水、工业污水的排放，生活垃圾露天堆放和简单填埋等以及承载在耕地上的农业面源污染。要改善和控制流域水体污染，除了控制好城镇生活污水、工业废水等排放的点源污染外，农业面源污染也不可忽视。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 相关领域的国内外研究现状

1.3 研究内容、方法及技术路线

1.4 本章小结

第二章 研究区概况

2.1 清水江流域自然环境概况

2.2 清水江流域社会经济概况

2.3 清水江流域水质概况

2.4 本章小结

第三章 数据来源与预处理

3.1 遥感影像数据来源与预处理

3.2 水质数据来源与预处理

3.3 本章小结

第四章 流域土地利用变化研究

4.1 研究区土地利用结构分析

4.2 研究区土地利用结构变化分析

4.3 研究区土地利用转移变化分析

4.4 研究区土地利用程度变化分析

4.5 本章小结

第五章 清水江流域水质变化分析

5.1 清水江流域主要监测断面水质状况

5.2 清水江流域水质空间变化特征

5.3 清水江流域水质时间变化特征

5.4 本章小结

第六章 清水江流域“源–汇”景观格局变化对水质响应

6.1“源–汇”景观类型的识别及指数构建

6.2 各子流域“源–汇”景观结构分析

6.3“源–汇”景观结构变化对水质的响应分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 论文的创新之处

7.3 不足与展望

参考文献

附录

1. 论文中的图清单

2. 论文中的表清单

3. 野外验证照片

4.“源—汇”景观的洛伦兹曲线模拟

致谢

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