南方丘陵区域湿地景观格局对流域水环境影响研究——以七乡河流域为例

摘要

长江以南丘陵区域湿地广泛分布，形成多水塘湿地景观。这些水塘湿地对于调节降雨径流、改善河流水质发挥重要作用。然而由于城市化进程的加快和人类活动的影响，南方丘陵区域湿地景观结构与格局发生显著变化，进而影响湿地调节径流和净化水质的能力。因此，探讨湿地景观格局与流域水环境的响应关系，对于湿地景观规划以及水环境保护具有重要的理论和现实意义。在此背景下，本研究以流域的水环境为主线，从景观生态学、地理学以及环境科学等多学科综合交叉角度，选择七乡河流域为研究区域，以2015年的遥感影像为基本数据，结合2015年3次降雨后监测的水文和水质数据，综合运用遥感和GIS技术以及冗余分析、相关分析等方法，对流域湿地景观结构与格局特征，河流水环境质量特征和水文状况以及湿地景观结构与格局对流域水环境的影响进行了较为系统的探析，在此基础上给出了湿地保护和合理利用的对策和建议。研究得出结论如下:
　　(1)流域水文和水质显著受到雨强影响，但是在空间区域上有一定差异性。从流域上游至下游，降雨强度越大，其对河流水位影响越显著。空间上，流域源头和中游水位对大雨强响应敏感，中小雨强不敏感。流域下游雨强越大，水位变化越大。
　　整个流域河流水环境质量较差，以氮污染为主，水体富营养化严重，水质处于Ⅲ～Ⅴ类标准之间。受雨强影响，浊度最明显其余水质指标均具有随降雨强度增大而越差特征。
　　(2)基于地形因素将七乡河流域划分为5个地理空间单元，包括低缓区域、中缓区域、高缓区域、中陡区域以及高陡区域，不同地理空间单元湿地景观结构与格局差异明显。从低缓区域至高陡区域，湿地分布面积占比逐渐减小，湿地距河道距离逐渐变远，湿地形状趋于简单，破碎化程度、分离度和物理连通性降低。
　　(3)流域的水文和水质既受雨强条件的影响，又与地理空间单元内的湿地景观结构与格局密切相关。低缓区域是湿地景观结构与格局对河流水质影响最显著的空间单元。低缓区域内，湿地平均距河道距离在小、大雨强时对河流水质影响最大，湿地斑块结合度在中等雨强时对水质影响最大。中缓区域内，湿地斑块结合度在中小雨强时对水质影响最大，湿地平均距河道距离在大雨强时对水质影响最大。高缓区域湿地平均距河道距离对河流水质影响最大，并且其对河流水质的影响随雨强增大而增大。中陡区域和高陡区域小雨强时，平均斑块形状指数是影响河流水质的最关键因子，中等雨强和大雨强时，散布与并列指数对河流水质影响最强烈。
　　3种降雨条件下，低缓区域湿地景观结构与格局对河流水文状况影响最大。各地理空间单元内湿地景观结构与格局对河流水位波动的影响随雨强增大而增大，其中湿地面积占比以及平均斑块形状指数对河流水位波动影响最为显著。
　　(4)流域低缓区域湿地景观结构与格局的合理配置对河流良好水质维持至关重要。为此，城市化过程需要重点保护流域低缓区域地理空间内的湿地景观及其格局，同时控制点源污染以及城市不透水类型的面积，以维持流域河流水环境健康。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 论文选题理由

1．1．2 论文研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 流域湿地景观格局研究

1．2．2 流域湿地景观格局对河流水文过程影响研究

1．2．3 流域湿地景观格局对河流水质影响研究

1．3 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 拟解决的关键问题

1．4 研究思路与方法、技术路线及创新

1．4．1 研究思路与方法

1．4．2 技术路线

1．4．3 本研究的创新之处

1．5 本章小结

第2章 研究区概况与基础数据采集

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 自然环境概况

2．1．3 社会经济概况

2．2 基础数据采集

2．2．1 遥感数据来源及处理

2．2．2 流域不同地理空间单元的划分

2．3 本章小节

第3章 流域河流水环境基本特征分析

3．1 监测点位设置

3．2 监测指标与分析方法

3．3 不同雨强河流水文基本特征分析

3．4 不同雨强河流水质基本特征分析

3．5 本章小结

第4章 流域湿地景观格局分析

4．1 景观指数选择

4．2 流域湿地景观结构与格局特征

4．2．1 整个流域湿地景观结构与类型特征

4．2．2 子流域湿地景观结构与格局特征

4．2．3 不同地理空间单元湿地景观结构与格局特征

4．3 本章小结

第5章 流域湿地景观结构、格局与河流水质、水文的响应关系

5．1 不同地理空间单元湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．1．1 低缓区域湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．1．2 中缓区域湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．1．3 高缓区域湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．1．4 中陡区域湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．1．5 高陡区域湿地景观结构与格局对河流水质的影响

5．2 不同地理空间单元湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．2．1 低缓区域湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．2．2 中缓区域湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．2．3 高缓区域湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．2．4 中陡区域湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．2．5 高陡区域湿地景观结构与格局对河流水文的影响

5．3 不同雨强各地理空间单元对河流水文和水质的总解释率

5．4 本章小结

第6章 流域湿地保护和合理利用对策和建议

6．1 未城市化区域湿地景观结构与格局与河流水环境的相关性

6．1．1 未城市化区域湿地景观结构与格局与河流水质的相关性

6．1．2 未城市化区域湿地景观结构与格局与河流水文的相关性

6．2 城市化区域湿地景观结构与格局与和河流水环境的相关性

6．2．1 城市化区域湿地景观结构与格局与河流水质的相关性

6．2．2 城市化区域湿地景观结构与格局与河流水文的相关性

6．3 未城市化区域湿地保护和合理利用

6．3．1 合理配置未城市化区域湿地景观结构与格局

6．3．2 农业产业结构调整

6．4 城市化区域湿地保护和合理利用

6．4．1 合理配置城市化区域湿地景观结构与格局

6．4．2 控制点源污染

6．4．3 控制城市不透水类型的面积

6．5 重视低缓区域湿地景观结构与格局的配置

6．6 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 主要结论

7．1．1 不同雨强条件下河流水环境差异显著

7．1．2 不同尺度湿地景观格局特征差异明显

7．1．3 湿地景观结构、格局和雨强条件对河流水环境影响显著

7．1．4 给出了流域湿地保护和合理利用对策和建议

7．2 展望

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢