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基于CLUE-S情景模拟的挠力河流域耕地适宜性评价研究

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农业机械学报 2023年第10期54卷 329-339页

作者：李衡陈国银王世晶张震张志伟靳焕焕东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地... 详细信息

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地利用变化格局,最后对3种情景下耕地适宜性进行评价。结果表明:研究区土地利用类型以耕地为主,2000—2020年森林、湿地、水体和人造地表呈增加趋势,耕地和草地呈减少趋势。2000—2020年土地利用转移主要发生在耕地、草地和森林之间,2000—2010年草地面积转入最多,耕地次之,森林最少,转出面积相反;2010—2020年森林转入转出面积最多,草地次之,耕地最少。CLUE-S模型对挠力河流域土地利用变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.894,模拟总体精度为91.18%;基线情景下耕地、草地和水体地类面积减少,其他地类面积增加;农业发展情景下耕地面积增加23.68%,人造地表面积未发生变化,其他地类面积均较少;生态保护情景下与农业发展情景正好相反。依评价指标体系和评价模型,分析计算出3种情景下耕地位于适宜区的面积占研究区总面积的96%以上,不适宜区占比低于4%。研究结果可为加强未来耕地质量建设与管理、落实耕地保护目标和科学管理土地资源提供科学决策。

关键词：耕地适宜性评价 CLUE-S模型转移矩阵土地利用变化挠力河流域

挠力河流域地表水-地下水联合模拟及未来水资源量评估

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水利水电技术（中英文） 2022年第11期53卷 78-85页

作者：李佳欣张歌秦紫东辛卓航宋长春孙香泰冯雨菲大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310005 黑龙江省水利水电勘测设计研究院黑龙江哈尔滨150080

为了定量评估变化环境下挠力河流域水资源量变化,建立基于VIC和Visual MODFLOW的流域地表水-地下水联合模拟模型,根据实测地表径流和观测井地下水位数据进行参数率定与验证。结果表明,率定期和验证期地表水模拟的决定系数和纳什系数均大... 详细信息

为了定量评估变化环境下挠力河流域水资源量变化,建立基于VIC和Visual MODFLOW的流域地表水-地下水联合模拟模型,根据实测地表径流和观测井地下水位数据进行参数率定与验证。结果表明,率定期和验证期地表水模拟的决定系数和纳什系数均大于0.7,模拟的观测井地下水位和实测地下水位趋势相同,相关系数达到0.9以上,说明模型设置合理。基于此,评估未来CanESM5气候模式(CMIP6)三种排放情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)挠力河流域2021-2050年的地表径流量和地下水水位变化。结果表明,三种未来情景下的年径流量呈不同程度的减少趋势;维持现状开采条件,未来地下水位呈现降低趋势,水资源开发利用将面临更大挑战。本研究成果可为流域湿地与农业用水配置,区域水资源规划与管理提供科学支撑。

关键词：耦合模型地表水地下水挠力河流域气候变化水资源量

三江平原典型流域耕地利用水土资源匹配时空演变——以挠力河流域为例

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中国农业资源与区划 2022年第7期43卷 49-59页

作者：张莹雷国平张弘强王洪成辽宁大学公共管理学院沈阳110136 东北大学土地管理研究所辽宁沈阳110169 黑龙江省科学院自然与生态研究所哈尔滨150040 大连市农业农村发展服务中心辽宁大连116000

[目的]微观尺度分析耕地利用水土资源匹配时空动态及其变化趋势,旨在为高标准基本农田建设和耕地利用水土资源优化配置提供科学指导。[方法]文章以三江平原挠力河流域为研究区,运用耕地水资源有效供给量与耕地需水量的比值法,探析2000—... 详细信息

[目的]微观尺度分析耕地利用水土资源匹配时空动态及其变化趋势,旨在为高标准基本农田建设和耕地利用水土资源优化配置提供科学指导。[方法]文章以三江平原挠力河流域为研究区,运用耕地水资源有效供给量与耕地需水量的比值法,探析2000—2020年研究区耕地利用水土资源匹配的时空动态;借助Theil-Sen趋势分析法和Hurst指数分析法,对研究区耕地利用水土资源匹配的空间变化趋势及其未来变化趋势持续性进行定量化分析。[结果](1)时序变化上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配综合指数的频数分布呈双峰分布特征且其中轴线逐渐向高值移动。(2)空间动态上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配呈现出空间异质性增强的变化特征,其相对高值区由流域中游东部向中游西部和下游西部转移,并且其Sen趋势度大于0的耕地面积比例达到94%以上。(3)未来变化趋势上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配相对强持续性升高的耕地面积比例为93.73%,主要分布在流域中游西部和下游西部的大部分区域。[结论]受气候变化和人工调控的影响,虽研究区作物全生育期耕地利用水土资源匹配程度较低,但在时空动态上均呈现出明显升高的变化特征,且呈现持续性升高的未来变化趋势,结果可为优化调配水土资源时空耦合关系提供决策依据。

关键词：水土资源匹配时空演变 Hurst指数三江平原挠力河流域

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挠力河流域径流变化特征与影响因素分析

农业机械学报 2015年第9期46卷 178-187页

作者：邢贞相刘美鑫付强宫兴龙葛宇生东北农业大学水利与建筑学院哈尔滨150030 黑龙江省高校节水农业重点实验室哈尔滨150030

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析... 详细信息

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析,然后采用滑动移除近似熵法(MC-Ap En法)和Mann-Kendall突变检验法分别对径流进行突变检验,并对径流发生变化的原因进行了探讨。结果表明:挠力河流域上、中、下游径流量分布不均匀,且同一水文站径流年际变化较大,不利于挠力河流域水资源的开发利用;挠力河流域近50 a来径流量呈明显的减少趋势,其中宝清站、保安站、菜咀子站径流下降趋势明显;挠力河径流量在1966年发生突变,突变后径流呈明显的减少趋势,发生突变的主要原因是降雨量减少、农业开垦的扩张以及水利工程建设的日益增多;滑动移除近似熵法在进行径流突变分析的过程中,表现出精确度高、抗干扰能力强等特点,是一种适于径流序列突变检测的方法。

关键词：挠力河流域径流变化特征 MC—ApEn法Mann—Kendall法

挠力河流域水土资源平衡及耕地合理利用规模特征

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农业工程学报 2021年第2期37卷 278-287,F0003页

作者：周浩夏卫生雷国平湖南师范大学资源与环境科学学院长沙410081 东北大学土地管理研究所沈阳110169

水土资源平衡是耕地合理开发与利用的前提,为定量评估粮食主产区水土资源平衡关系,促进耕地可持续利用,该研究提出“以水定地”的耕地配置模式,并以三江平原腹地的挠力河流域为研究区,在多源水土信息数据支持下,依据农田土壤水分平衡原... 详细信息

水土资源平衡是耕地合理开发与利用的前提,为定量评估粮食主产区水土资源平衡关系,促进耕地可持续利用,该研究提出“以水定地”的耕地配置模式,并以三江平原腹地的挠力河流域为研究区,在多源水土信息数据支持下,依据农田土壤水分平衡原理构建水土资源平衡模型,以评估水土资源平衡态势,进而揭示该流域耕地合理利用规模特征。结果表明:1)2000年以来,挠力河流域水田持续扩张,旱地轻度萎缩,至2018年其水田化系数已达37.33%,垦殖率为62.61%。旱地和水田的水分胁迫蒸散能力处于同一水平,但水田的水分亏缺量显著高于旱地;2)当前,挠力河流域的灌溉供水量范围为21.23~211.91 mm,富锦市、友谊县和集贤县处于水资源超载状态,且水田均呈“土多水少”状态,饶河县、宝清县、七台河市和双鸭山市辖区则“土少水多”;3)依据“以水定地”耕地配置模式,该流域水田面积可增加11.02万hm2,对应的水田化系数控制在44.76%以下。富锦市、友谊县和集贤县应适度控制或减小水田利用规模,宝清县应成为未来“旱改水”的重点备选区。研究结果对挠力河流域乃至三江平原的耕地有序开发及保障农业可持续发展具有重要现实意义。

关键词：土地利用耕地水田格局水土资源平衡挠力河流域

近40年挠力河流域沼泽湿地退化特征及驱动因素量化研究

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中国农村水利水电 2023年第5期 47-55,62页

作者：王梓云刘建卫王熙东迎欣王天亮大连理工大学水环境研究所辽宁大连116024 黑龙江省水利水电勘测设计研究院黑龙江哈尔滨150080

受人为因素、气候变化和水文条件的影响,近40年挠力河流域沼泽湿地退化严重。基于1980-2020年多期土地利用数据及长时间序列水文和气象数据资料,分析了挠力河流域沼泽湿地退化特征,通过线性拟合、相关分析和逐步多元回归分析,定量探讨... 详细信息

受人为因素、气候变化和水文条件的影响,近40年挠力河流域沼泽湿地退化严重。基于1980-2020年多期土地利用数据及长时间序列水文和气象数据资料,分析了挠力河流域沼泽湿地退化特征,通过线性拟合、相关分析和逐步多元回归分析,定量探讨了流域沼泽湿地退化与水文条件、气候变化和人为干扰的关系。结果表明:近40年挠力河流域沼泽湿地面积萎缩严重,生态景观也呈现退化趋势;流域径流系数变化率与沼泽湿地面积、最大斑块指数和斑块占景观面积指数变化率的变化趋势呈现较好的一致性;气象要素中气温对表征湿地面积类的生态指标影响显著,相对湿度对表征密度和景观形状类的生态指标影响显著;人为干扰度与沼泽湿地面积、最大斑块指数、斑块占景观面积指数和聚集度指数呈显著负相关。RDA1和RDA2分别解释沼泽湿地景观指数变化总方差的73.93%和24.78%,人为干扰的贡献率高达59.3%。各自然保护区成立后人为因素对湿地的影响减弱,自然因素对湿地的影响更加突出。

关键词：沼泽湿地径流系数气候变化人为干扰挠力河流域

基于FLUS-WAS模型的未来不同气候情景下挠力河流域水资源配置研究

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基于FLUS-WAS模型的未来不同气候情景下挠力河流域水资源配置研究

作者：吕博东北农业大学

学位级别：硕士

随着全球气温不断升高与经济社会不断发展,人类对水资源的需求不断增加,加剧了地区水资源的供需矛盾。挠力河流域作为我国重要的粮食生产基地之一,对于保障我国粮食安全具有重要的意义。在气候变化和人类活动双重因素的影响下,挠力河流... 详细信息

随着全球气温不断升高与经济社会不断发展,人类对水资源的需求不断增加,加剧了地区水资源的供需矛盾。挠力河流域作为我国重要的粮食生产基地之一,对于保障我国粮食安全具有重要的意义。在气候变化和人类活动双重因素的影响下,挠力河流域水文过程发生了明显改变,出现地下水位下降、河道内出现断流、湿地面积减少等现象。未来在气候变化和国家粮食增产计划的背景下将进一步加剧区域内部的水资源供需矛盾,因此,为保障挠力河流域用水安全,本文构建了挠力河流域的FLUS-WAS模型,选取CMIP6中Can ESM5气候模式作为数据驱动因子,模拟预测研究区域未来的土地利用、年径流量和水资源量变化情况,提出了规划年(2035年)不同情景下水资源配置方案。具体结果如下:(1)构建挠力河流域水文、气象等数据库,并建立了研究区域的FLUS和WAS模型,并对模型进行率定和适用性检验,结果表明:Kappa系数验证结果大于0.75,模拟效果较好,可以用于未来土地利用情况的模拟;WAS模型在水文断面验证期中3个水文站NSE均高于0.65,且相关系数均在0.80以上;模型多年平均地表水资源模拟量与实际地表水资源量相对误差率为6.1%,在50%、75%和90%频率年下相对误差率分别为4.8%、5.7%、5.6%;研究区域水资源配置总量误差为4.59%,模型模拟效果较好,可用于研究区水资源的评价与管理。(2)基于构建的FLUS模型,模拟预测了挠力河流域未来的土地利用情况,结果表明:2026-2035年,水田、旱地、林地、交通城镇居工地、草地、水域和未利用土地面积分别为6109.1、7560.21、6199.5、248.9、442.55、70.17和2533.57km;2036-2045年,水田、旱地、林地、交通城镇居工地、草地、水域和未利用土地面积分别为7059.78、6885.95、6206.95、262.5、413.74、70.18和2264.91km。(3)基于未来的土地利用情况与CMIP6的Can ESM5模式数据,模拟预测了未来不同气候情景下挠力河流域水资源量,结果表明:在SSP1-2.6情景下,2026-2035年和2036-2045年挠力河流域年平均水资源总量分别为35.63×10m和40.81×10m;在SSP2-4.5情景下,2026-2035年和2036-2045年水资源总量分别41.59×10m和40.49×10m;在SSP5-8.5情景下,2026-2035年和2036-2045年水资源总量分别31.85×10m和43.44×10m。(4)基于挠力河流域的社会经济发展情况,开展规划年的水资源配置研究。预测规划年需水量为342481.81×l0m。在情景Ⅰ和Ⅲ中,仍有较大的用水缺口,且地下水开采比例较高。在情景Ⅱ和Ⅳ中,通过地表水地下水联合利用的方式,增加了供水量,水资源基本达到供需平衡,地表水资源得到更多的开发利用,且减少了对地下水的开采。在用水行业上,城市生活、农村生活、工业用水上基本可以满足,但在农业上仍有一定的用水缺口。在用水结构上,挠力河流域农业用水占比极高,所以未来可通过发展节水农业、优化种植结构的方式控制用农业水总量。本研究成果为研究未来气候和土地变化情景下的区域水资源研究规划与管理提供参考依据。同时,也为WAS模型在对未来气候情景下的应用提供了新思路。

关键词：水资源配置 WAS模型 FLUS模型未来情景 CMIP6 挠力河流域

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挠力河流域河流生境质量评价

生态学报 2010年第2期30卷 481-486页

作者：王建华田景汉吕宪国地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学北京100875 沧州师范专科学校沧州061001 北京师范大学资源学院北京100875 中国科学院湿地生态与环境重点实验室东北地理与农业生态研究所长春130012

选择挠力河流域6个河段21个样点进行河流生境质量调查和评价。采用包括河水、河道和人类干扰等3大项目共11项评价指标,涵盖河流水量、水质和速度与深度组合,河道形状、结构、侵蚀程度和植被状况,河岸人类活动、周围土地利用以及水工设... 详细信息

选择挠力河流域6个河段21个样点进行河流生境质量调查和评价。采用包括河水、河道和人类干扰等3大项目共11项评价指标,涵盖河流水量、水质和速度与深度组合,河道形状、结构、侵蚀程度和植被状况,河岸人类活动、周围土地利用以及水工设施等河流生境质量评价指标系统,进行河流生境质量评价。结果显示,全流域47.6%的样点河流生境质量处于优等或良好等级,33.3%的样点为一般等级,约19.1%的样点为较差等级,没有最差等级的样点。研究表明,挠力河流域河流生境质量整体状况良好,个别样点生境质量较差;河流生境质量受到周围土地利用的重要影响;河流生境质量与河流水质及河流生物完整性密切相关。有关河流生境评价的指标与标准以及参照系等研究有待深入。

关键词：河流生境生境评价河流生境质量指数挠力河流域

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挠力河流域丹顶鹤繁殖期生境景观连接度分析

生态与农村环境学报 2008年第2期24卷 12-16,83页

作者：朱丽娟刘红玉南京师范大学地理科学学院江苏南京210046

将景观连接度分析引入三江平原挠力河流域丹顶鹤繁殖期生境的研究中,确定食物、水、隐蔽所、干扰为丹顶鹤生境选择的主要影响因子,建立繁殖期丹顶鹤的生境适宜性指数(habitat suitability index,HSI)模型,对HSI模型值(Ih,s)进行景观制... 详细信息

将景观连接度分析引入三江平原挠力河流域丹顶鹤繁殖期生境的研究中,确定食物、水、隐蔽所、干扰为丹顶鹤生境选择的主要影响因子,建立繁殖期丹顶鹤的生境适宜性指数(habitat suitability index,HSI)模型,对HSI模型值(Ih,s)进行景观制图并纠正,以此为基础,根据丹顶鹤的领域性和繁殖期最小需求面积,利用缓冲区分析,得到丹顶鹤生境景观连接度可视图,划定景观连接度区域。结果显示:(1)丹顶鹤生境破碎化严重。丹顶鹤适宜生境中的小斑块(面积小于0.1 km2)数量较多,占71.88%,且多呈岛状分布。(2)人类活动是丹顶鹤生境面积缩减及破碎化的主要原因。丹顶鹤的适宜生境面积仅占流域总面积的5.35%。(3)景观连接度、景观斑块间的渗透性是丹顶鹤对适宜生境利用程度降低的重要影响因素。由于景观连接度的影响,丹顶鹤可利用生境面积进一步缩小,仅占适宜生境面积的78.37%。(4)具有一定水平景观连接度的区域沿河流两侧呈条带状分布。

关键词：生境景观连接度景观制图缓冲区分析挠力河流域丹顶鹤