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流域景观特征对河流水质的影响分析

房孝铎  
【摘要】: 河流水质状况受流域内的自然和人类活动这两大类因素的影响,其中,人类活动往往是导致河流水质恶化的主要因素,尤其是土地利用变化。因此,从土地利用及其景观变化来探讨河流水质的变化,对河流污染治理和水源保护具有非常重要的理论和现实意义。本文选取密云水库上游流域为研究对象,结合流域水质监测,从非点源污染物迁移过程及汇水水质变化出发,通过对流域内的土地利用和景观特征的提取,分析了氮、磷负荷流失的时空差异,以及流域景观特征对氮、磷流失过程的影响,主要结论如下: 1)通过解译TM影像获取了1994年、1998年、2002年的密云县的土地利用资料,并对其8年来的动态变化及其驱动力进行了分析,三个时期土地利用的共同特点是:林地面积占绝对优势(超过50%),其中有林地所占比例最大;耕地面积居第二;城乡、工矿及居民用地和未利用地所占比例都比较少。对比结果表明:8年间土地利用变化在布局有明显的变化,耕地和林地的内部结构有明显改变,未利用地、耕地面地大幅度减少,园地、居民点及工矿用地面积和林地面积随之增加。 2)密云水库上游流域水体中氮、磷负荷表现出了明显的时空差异性。经研究发现,密云水库上游流域氮磷负荷流失在雨季过程中要远远的高于其它时间段,并且可以看出无论是氮还是磷负荷,潮河、白河要远远的高于其它几条河流,原因是无论从径流面积还是周边人口密度、土地利用强度来看,潮河、白河都要远远高于其它季节性河流。 3)通过对5个典型小流域景观特征指数的皮尔逊相关性分析,景观多样性指数与河流中的氮、磷浓度并没有明显的相关性,这也反映出非点源污染的形成过程取决于各景观类型在空间上的布局,而不仅取决于流域内各景观类型的多少和重要性影响。即使一个流域中分布有较多的“源”景观类型,但如果在流域出口或近水体部分有“汇”景观类型,由“源”景观地区流失的氮磷将会被“汇”景观有效截留,最终到达水体的非点源污染物将十分有限,因而流域中景观类型的相对重要性与非点源污染污染物之间没有表现出明显的相关关系。 4)随着雨季的来临,各景观因子与河流水质因子的相关性都有增强的趋势,其中破碎度指数与总氮浓度和硝态氮浓度的相关关系显著;河流中总氮、硝态氮、铵态氮的浓度与流域景观破碎度在雨季中和雨季后,成明显的正相关关系,而雨季前不明显。总磷的浓度与流域景观的破碎度也没有明显的相关关系。 5)雨季前、雨季中、雨季后林-草地面积所占的比例与总氮浓度表现出明显的线性负相关。随着农地面积的增加,水体中总氮、硝态氮浓度增加;流域面积与总氮浓度表 现出线性负相关,硝态氮没有表现出明显的规律性。


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