收藏本站
《首都师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

密云水库上游流域多尺度景观与水质响应关系研究

欧洋  
【摘要】:流域内多尺度景观强烈影响河流的理化及生物特征已成为共识,目前这一研究已经从简单的定性研究发展为应用数理统计、水文模型等工具在区域及国家尺度上的定量研究。我国的相关研究还处于起步阶段,多集中在单一空间尺度下,简单土地利用结构与非点源污染物运移之间的关系,还缺乏从一个系列空间尺度上的连续过程研究。论文以北京市饮用水源地——密云水库上游流域为研究区,开展不同尺度下(子流域、岸边带、局部河段)的景观格局与非点源污染过程关系的尺度依赖性,以及景观格局变量对环境响应产生控制作用的尺度适应性研究。从景观格局与污染过程相互作用的角度出发,采用GIS技术、冗余分析(RDA)、多元线性回归(MLR)、因子分析(FA)、空间回归(SP)等多种数理统计分析技术,揭示不同水文尺度污染物运移的相互作用机制,识别不同尺度下影响地表水质的关键景观类型与格局,辨析不同因素对于景观格局与水质关系的影响,为有效控制非点源污染提供理论依据和技术指导;对进一步控制地表水的富营养化、促进水源地保护和流域健康,具有一定的科学意义和应用价值。论文主要研究结论可概括为以下几个方面: (1)采用Kruskal-Wallis非参数检验及变异系数方法,对密云水库上游流域近50个监测点所采集的1376个样品的水质参数分析发现,这一区域污染物浓度变化具有显著的时空差异,且最高值大部分出现在雨季中。通过比较不同水文尺度嵌套式流域的污染物浓度发现,随着流域面积的增大,总氮(TN)及硝酸盐(NO3-)的浓度均出现降低的趋势。NO2-的浓度变化与之相反,有从小尺度到大尺度汇集的趋势。NH4+可能受点源污染的影响,尺度间变异并不明显。COD与TOC从小尺度区域向大尺度区域迁移过程中存在浓度升高的现象,TOC的这种趋势更加显著。总磷(TP)运移过程几乎不受水文尺度转换影响。 通过对水质理化指标进行因子分析发现,对水质变异起主导作用的指标随季节变化而改变。雨季前基本理化参数(pH、DO、Temp、COND)对水质变异的影响最大,富营养化指标(HN、NO3、NH4+、TP、Chl)次之,耗氧污染物(TOC、COD)的影响最小。雨季中与雨季后富营养化指标对水质变异的影响最大,基本理化参数次之,耗氧污染物的影响最小。TN、NO3是对研究区水质影响最大的两个水质指标。TP的影响程度仅次于TN、N03-,但作为衡量水体富营养化的关键指标,也是非常值得关注的。 (2)选取景观组成变量(耕地比例、林地比例、草地比例、城镇比例)与景观结构变量(斑块密度指数、边缘密度指数、聚集度指数)表征人为景观特征,选取流域面积、平均坡度与河网密度表征自然景观特征。在子流域、岸边带、局部河段三个空间尺度开展了景观与水质关系的研究。 通过因子分析方法发现研究区内景观的变异主要是由景观组成与结构所代表的人为景观特征造成的,水文变量代表的自然景观特征对研究区内景观变异影响较小,空间均质性较高。冗余分析(RDA)结果显示100 m岸边带尺度内景观在不同季节都具有最大的水质变异解释能力。因此可以认为距河岸100 m内的景观与河流环境的响应关系可以代表这 区域岸边带尺度景观特征对水质的影响。局部河段尺度景观对水质的解释能力明显小于河岸带及流域尺度,在研究区内并不适用于预测河流物理化学特征。 采用多元线性回归与RDA定量分析相结合的方法探讨了景观因子的重要性程度,研究结果表明流域面积(DA)对水质的影响最大,居民用地(Res)、林地(Forest)及聚集度指数(CONT)对水质影响也较为显著。研究区的林果业较为发达(板栗种植为主),林地比例与TN、NO3存在明显的正相关关系。 (3)季节性水文过程与人为活动的强度对景观因子与河流环境的关系有很大的影响。雨季前景观对水质的影响最弱,雨季中区域流量最大,农业耕作也最为频繁,因此这一时段景观对水质的解释能力也最强,雨季后随着水位的下降与农作物的收获,景观对水质的影响也减弱,仅略大于雨季前。 偏冗余分析(partial RDA)结果显示自然因子与人为因子对水质变异的解释能力也随季节变化而发生改变。雨季前与雨季中二者对水质的影响基本相同,雨季后人为因子对水质的影响大于另外两个季节。景观结构变量对水质变异的解释能力在各季节均小于土地利用变量。由于选择了最具代表性的岸边带宽度且这一尺度土地利用结构与流域尺度相差较大,因此岸边带尺度景观对于水质的解释能力要大于流域尺度。 (4)由于受土地利用受人为活动干扰强度、季节变化以及水质指标差异等因素影响,基于高精度数据生成的景观指数对水质的解释能力并不一定高于低精度指数,应根据研究区的特征及研究目标选取不同精度数据源。分类系统变化对景观水质关系的影响要小于数据源精度,且这种影响在不同尺度也表现不稳定,有随着尺度减小而增大的趋势。 在众多影响因素中样本数量的增加对景观与水质关系的影响最为明显。采样点加密方案的RDA分析结果显示,自然因子的重要性显著增强,景观组成因子中的耕地与林地的重要性也在这一分析中得到体现,并且景观对水质影响的季节性变化更为明显,但景观对水质的解释能力出现下降。 通过空间回归方法分析发现考虑空间距离权重因素,确实可以改善景观对水质的预测能力,但是程度有限,其中有效系数(R2)增加最大的为0.18,最小为0,平均不到0.05。并且这种能力的改善不随尺度的变化而增加或减小,不具有尺度效应。 研究区内耕地及城镇用地比例对水质影响并没有明显的阈值效应。
【学位授予单位】:首都师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X52;P901

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李艳利;徐宗学;刘星才;;浑太河流域氮磷空间异质性及其对土地利用结构的响应[J];环境科学研究;2012年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘光逊;基于流域空间属性的水环境响应关系研究[D];南开大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 国巧真;马亚峰;武永峰;;近20年密云县土地利用变化的时空特征研究[J];安徽农业科学;2010年16期
2 王晓燕,郭芳,蔡新广,胡秋菊;密云水库潮白河流域非点源污染负荷[J];城市环境与城市生态;2003年01期
3 顾胜;李思悦;张全发;;汉江堵河流域地表水质时空变化特征[J];长江流域资源与环境;2009年01期
4 吕一河;陈利顶;傅伯杰;;景观格局与生态过程的耦合途径分析[J];地理科学进展;2007年03期
5 胡巍巍;王根绪;邓伟;;景观格局与生态过程相互关系研究进展[J];地理科学进展;2008年01期
6 李俊然,陈利顶,傅伯杰,张淑荣,李广清;于桥水库流域地表水非点源N时空变化特征[J];地理科学;2002年02期
7 彭建;王仰麟;张源;叶敏婷;吴健生;;土地利用分类对景观格局指数的影响[J];地理学报;2006年02期
8 董旭辉;羊向东;刘恩峰;王荣;;冗余分析(RDA)在简化湖泊沉积指标体系中的应用——以太白湖为例[J];地理研究;2007年03期
9 王晓燕,王一峋,蔡新广,许谦,李廷芳;北京密云水库流域非点源污染现状研究[J];环境科学与技术;2002年04期
10 李燕;李恒鹏;;太湖上游流域下垫面因素对面源污染物输出强度的影响[J];环境科学;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙江;;北京市水源区面源污染概况与综合防治[A];全国农业面源污染与综合防治学术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵军;平原河网地区景观格局变化与多尺度环境响应研究[D];华东师范大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周贤刚;杨闯;杨丽霞;;中西医结合治疗腰椎间盘突出症疗效的影响因素[J];中医药临床杂志;2008年02期
2 胡金龙;;景观格局演变及优化研究综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年21期
3 张鑫;史奕;赵天宏;王美玉;张巍巍;;我国农业非点源污染研究现状及控制措施[J];安徽农业科学;2006年20期
4 高松峰;樊培军;曾忠平;李会琴;;基于RS和GIS的快速城市化地区土地利用格局演变研究——以浙江省义乌市为例[J];安徽农业科学;2007年07期
5 冯翠芹;赵军;;GIS在现代景观生态研究中的应用[J];安徽农业科学;2007年19期
6 王新建;张秋娟;何威;杨淑红;丁鑫;;豫楸1号4种砧木嫁接苗在干旱胁迫下保护酶系统的变化[J];安徽农业科学;2007年34期
7 李雷权;梁引库;傅明星;;汉中非点源污染现状及其防治措施[J];安徽农业科学;2008年02期
8 李伟涛;王秋龙;张磊;;GIS支持下的水源汇水区非点源污染关键因子识别——以深圳市为例[J];安徽农业科学;2008年14期
9 伍庆;王兴宁;夏品华;;土壤养分因子对杜仲有效成分含量影响研究[J];安徽农业科学;2008年25期
10 秦钟;章家恩;骆世明;叶延琼;;近20多年来广东省农业经济效益的因子分析与评价[J];安徽农业科学;2008年34期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 任秀文;姜国强;钟满妮;李开明;;SWAT模型参数敏感性分析及增江流域的应用[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
2 付强;王涛;刘德惠;徐林通;;主成分分析在环境空气质量评价中的应用[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
3 徐林清;许倩;;谁是快递公司的月结客户:基于logistic模型的制造业与服务业联动分析[A];2011’中国快递论坛论文集[C];2011年
4 曲振涛;仲深;王春宇;;基于层次聚类分析的我国劳动争议案件地区比较分析[A];2008年度(第六届)中国法经济学论坛论文集(上)[C];2008年
5 ;Measurement of Spatial Auto-adjacency for Land Use[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
6 李阳;黄思宁;李珊珊;方秀玉;赖伟臣;王玚;;国际金融危机在北京实体工业经济中的延伸和深化[A];北京市第十五次统计科学讨论会获奖论文集[C];2009年
7 贾春贵;;河南省城乡统筹水平判别及发展模式选择[A];成渝地区城乡统筹与区域合作研讨会论文集[C];2007年
8 石玉;于振文;;施氮量及底追比例对小麦产量、土壤硝态氮含量和氮平衡的影响[A];全国小麦栽培科学学术研讨会论文集[C];2006年
9 陈利顶;傅伯杰;赵文武;;“源”“汇”景观理论及其生态学意义[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
10 刘孝富;舒俭民;张林波;;最小累积阻力模型在城市土地生态适宜性评价中的应用研究——以厦门为例[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚凤娟;施氮和花后灌溉对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应[D];山东农业大学;2009年
2 余云军;胶州湾流域与海岸带综合管理研究[D];中国海洋大学;2010年
3 田莉;新技术企业市场进入战略决策机制研究[D];南开大学;2010年
4 范凤翠;设施蔬菜控漏灌水机理与技术研究[D];河北农业大学;2010年
5 谢宣正;企业人力资源管理人员薪酬满意度研究[D];暨南大学;2009年
6 杨菊萍;集群企业的迁移:影响因素、方式选择与绩效表现[D];浙江大学;2010年
7 胡文英;元阳哈尼梯田景观格局及其稳定性研究[D];昆明理工大学;2009年
8 武深树;湖南省畜禽养殖场粪便污染治理意愿及其环境成本控制研究[D];湖南农业大学;2010年
9 程雄;协调土地利用和生态建设研究[D];武汉大学;2009年
10 李文杰;旅游干扰驱动下草原景观格局演变生态效应研究[D];内蒙古农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦丽;大比例尺SOTER单元划分指标研究[D];华中农业大学;2010年
2 卢菲菲;重大食品安全事件后的消费者信任问题研究[D];华中农业大学;2010年
3 曾繁富;丹江口库区蒿坪河小流域非点源污染特征研究[D];河南理工大学;2010年
4 牟娟;基于GWR模型的经济空间分析[D];山东科技大学;2010年
5 吴鹏;城市公园改造中文化的延续[D];中南林业科技大学;2009年
6 朱冠章;利用科学史传达科学本质的高中物理教学研究[D];广西师范学院;2010年
7 杨明林;塑性混凝土配合比及性能指标试验研究[D];郑州大学;2010年
8 庞莹莹;湖泊流域纳污能力及污染负荷分配研究[D];郑州大学;2010年
9 石岳峰;控释氮肥在超级玉米上的平衡施肥与养分高效利用研究[D];山东农业大学;2010年
10 苏琳;控释尿素施用方式对玉米氮素与水分利用、产量和品质的影响[D];山东农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯梅;徐浙峰;;京杭大运河淮安段水质的多元统计分析[J];环境科学与管理;2008年06期
2 李晶;张征;朱建刚;牟向玉;刘淑春;罗柳红;;基于DEM的太湖流域水文特征提取[J];环境科学与管理;2009年05期
3 朱红春;刘海英;张继贤;李海涛;汤国安;;基于DEM的流域地形因子提取与量化关系研究——以陕北黄土高原的实验为例[J];测绘科学;2007年02期
4 李波,濮培民;淮河流域及洪泽湖水质的演变趋势分析[J];长江流域资源与环境;2003年01期
5 朱思蓉;吴华意;;Arc Hydro水文数据模型[J];测绘与空间地理信息;2006年05期
6 夏叡;李云梅;王桥;徐恩惠;金鑫;王彦飞;;基于遥感的无锡市土地利用与过境水质响应关系的研究[J];地理科学;2010年01期
7 王会军;孙建奇;;Variability of Northeast China River Break-up Date[J];Advances in Atmospheric Sciences;2009年04期
8 李丽,郝振纯;基于DEM的流域特征提取综述[J];地球科学进展;2003年02期
9 吴在兴;王晓燕;;流域空间统计模型SPARROW及其研究进展[J];环境科学与技术;2010年09期
10 李恒鹏,陈雯,刘晓玫;流域综合管理方法与技术[J];湖泊科学;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 董丽华;河流水质发展模型研究[D];天津大学;2010年
2 乔平林;流域面源污染径流模拟方法研究[D];中国测绘科学研究院;2007年
3 赵英;地表水源水质预测模型数据挖掘技术及其适用性研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王剑利;GIS与水质评价和预测模型集成研究[D];重庆大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 臧峥峥;孔凡标;徐宗进;郑家涛;韩波;李林海;卢西玉;;农村户用沼气池效益分析[J];安徽农学通报;2007年11期
2 许传阳;唐永;王巧玲;;基于空间自相关的中国区域经济增长趋同研究[J];安徽农业科学;2007年26期
3 杨国靖,丁永建,肖笃宁;干旱区山地典型流域不同景观结构的水文调节能力分析[J];冰川冻土;2005年05期
4 邓义祥;富国;于涛;;水质模型科学性内涵的探讨[J];环境科学与管理;2008年02期
5 夏星辉,张利田,陈静生;岩性和气候条件对长江水系河水主要离子化学的影响[J];北京大学学报(自然科学版);2000年02期
6 曾辉,江子瀛,孔宁宁,高凌云;快速城市化景观格局的空间自相关特征分析 以深圳市龙华地区为例[J];北京大学学报(自然科学版);2000年06期
7 彭建,王仰麟,刘松,吴健生,李卫锋;景观生态学与土地可持续利用研究[J];北京大学学报(自然科学版);2004年01期
8 张莉,韩光辉,阎东凯;近300年来新疆三屯河与呼图壁河水系变迁研究[J];北京大学学报(自然科学版);2004年06期
9 刘荣霞,薛安,韩鹏,倪晋仁;土地利用结构优化方法述评[J];北京大学学报(自然科学版);2005年04期
10 杨旭东,李敏,杨晓勤;试论退耕还林的经济理论基础[J];北京林业大学学报(社会科学版);2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张从;;农村面源污染对土壤环境的影响及其控制对策[A];第七次“土壤与环境”学术研讨会论文摘要[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 唐先武;[N];科技日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 傅涛;三峡库区坡面水土流失机理与预测评价建模[D];西南农业大学;2002年
2 喻庆国;基于自然度的森林景观时空分异研究[D];北京林业大学;2007年
3 赵军;平原河网地区景观格局变化与多尺度环境响应研究[D];华东师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 许俊香;中国“农田—畜牧—营养—环境”体系磷素循环与平衡[D];河北农业大学;2005年
2 刘晓利;我国“农田—畜牧—营养—环境”体系氮素养分循环与平衡[D];河北农业大学;2005年
3 冯庆;农村生活污染特征与公众环境意识调查[D];首都师范大学;2006年
4 李俊;基于DEM的黄土高原坡长的自动提取和分析[D];西北大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨文龙,杨树华;滇池流域非点源污染控制区划研究[J];云南环境科学;1996年03期
2 汪雅谷;农业环保与农业生产——第五讲 农村非点源污染及防治[J];上海农业科技;1996年06期
3 洪小康,李怀恩;水质水量相关法在非点源污染负荷估算中的应用[J];西安理工大学学报;2000年04期
4 李贵宝,李建国,毛战坡,尹澄清,王为东;白洋淀非点源污染的生态工程技术控制研究[J];南水北调与水利科技;2005年01期
5 William·F·Ritter;蒋林燕;王秉忠;;降低农业非点源污染影响的措施[J];农业环境与发展;1990年03期
6 辜来章;吴德玲;郝淑英;;滇池非点源污染特征及防治[J];云南环境科学;1991年01期
7 李怀恩,沈晋,刘玉生;流域非点源污染模型的建立与应用实例[J];环境科学学报;1997年02期
8 路月仙,陈振楼,王军,许世远;地表水环境非点源污染研究的进展与展望[J];环境保护;2003年11期
9 许书军,魏世强,谢德体;非点源污染影响因素及区域差异[J];长江流域资源与环境;2004年04期
10 杨建云;洱海湖区非点源污染与洱海水质恶化[J];云南环境科学;2004年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谈俊益;邵孝候;吴俊峰;陈丽娜;李圆圆;文涛;;非点源污染定量化方法研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2010年
2 陈泓熹;;石家庄市水库汇水区非点源污染调查与分析[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
3 赵同科;张强;;农业非点源污染现状、成因及防治对策[A];全国农业面源污染与综合防治学术研讨会论文集[C];2004年
4 孙万光;杨斌斌;陈晓霞;;高寒多年冻土区流域水文循环模拟研究[A];农业、生态水安全及寒区水科学——第八届中国水论坛摘要集[C];2010年
5 赵求东;叶柏生;丁永建;张世强;赵传成;王建;王增如;;典型寒区流域水文过程模拟[A];农业、生态水安全及寒区水科学——第八届中国水论坛摘要集[C];2010年
6 朱建国;郭红岩;王晓蓉;;非点源污染研究及控制对策[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(面向农业与环境的土壤科学综述篇)[C];2004年
7 张春玲;;陕西省汉江、丹江非点源污染及控制对策[A];中国水利学会2002学术年会论文集[C];2002年
8 安沫平;刘峰;;河北省农业非点源污染现状及防治[A];全国农业面源污染与综合防治学术研讨会论文集[C];2004年
9 张东;张万昌;;基于渗蓄一体化动态产流的黑河上游干流山区莺落峡流域水文过程模拟[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
10 王晓燕;;农业非点源污染及其控制管理[A];全国农业面源污染与综合防治学术研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李红梅;美国如何治理非点源污染[N];中国水利报;2009年
2 记者 张岩;陕西建成首个非点源污染防治综合监测体系[N];黄河报;2011年
3 李洁尉;不让非点源污染再肆虐[N];广东科技报;2002年
4 本报记者 陈云芬;科技为非点源污染防控提供指导[N];云南日报;2009年
5 本报记者 操秀英;只为更干净的水[N];科技日报;2007年
6 记者 傅菁 特约通讯员 纪良志;长江流域水文共谋改革发展[N];人民长江报;2007年
7 王耀兵;控制和治理非点源污染[N];中国渔业报;2005年
8 杨国伟 龙虎;二○○九年西北地区暨黄河流域水文协作会议召开[N];黄河报;2009年
9 记者 陆铭;流域水文气象服务交流会召开[N];中国气象报;2010年
10 于海泓 张海锋;黄河流域水文汛前准备接受检查[N];黄河报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 欧洋;密云水库上游流域多尺度景观与水质响应关系研究[D];首都师范大学;2011年
2 李爽;基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟及湖泊沉积的响应研究[D];山东师范大学;2012年
3 吴磊;三峡库区典型区域氮、磷和农药非点源污染物随水文过程的迁移转化及其归趋研究[D];重庆大学;2012年
4 韩成伟;寒冷地区非点源氮磷环境行为与模拟预测研究[D];大连理工大学;2012年
5 曹明亮;基于多源信息分析人类活动对径流及洪水预报的影响[D];大连理工大学;2011年
6 沈晔娜;流域非点源污染过程动态模拟及其定量控制[D];浙江大学;2010年
7 史淑娟;大型跨流域调水水源区生态补偿研究[D];西安理工大学;2010年
8 吕唤春;千岛湖流域农业非点源污染及其生态郊应的研究[D];浙江大学;2002年
9 胥彦玲;基于土地利用/覆被变化的陕西黑河流域非点源污染研究[D];西安理工大学;2007年
10 邹桂红;基于AnnAGNPS模型的非点源污染研究[D];中国海洋大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘敏;小流域非点源污染研究[D];华中科技大学;2012年
2 王照蒸;密云水库上游土地利用方式对地表水非点源污染的影响[D];首都师范大学;2004年
3 孙莉宁;基于WARMF模型的流域非点源污染分析[D];合肥工业大学;2005年
4 谷丰;杭州市农村非点源污染及其控制对策研究[D];浙江大学;2005年
5 毛致伟;地表水环境优化管理模型及实例研究[D];吉林大学;2005年
6 张军;镜泊湖流域非点源污染研究[D];东北师范大学;2006年
7 邵兰霞;城市非点源污染及其控制研究[D];东北师范大学;2006年
8 梁博;密云水库流域非点源污染总量控制研究[D];首都师范大学;2005年
9 黄宗楚;上海旱地农田氮磷流失过程及环境效应研究[D];华东师范大学;2005年
10 钱德安;湖库水环境管理模型及实例研究[D];吉林大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026