基于InVEST模型的鄱阳湖流域水源涵养的空间格局研究

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水生态系统的服务功能是目前生态环境评价中的一个热点问题,它对人类的生存和发展、生态环境的保护起着举足轻重的作用。GIS、RS技术以及相关水生态模型的研究为有关的水文生态模式,为开展空间环境下的生态服务研究奠定了坚实的技术基础。本文以鄱阳湖流域为例,采用综合生态系统服务功能价值评估及权衡模型(In VEST,Integrated Valuation of Environment Services and Tradeoffs),对鄱阳湖流域40多年来的水质、产水量的空间分布进行了数值分析,并利用Arc GIS技术对其进行了分析,分析了1980-2018年土地利用变化趋势,探讨了降水、地形等自然地理要素以及人口、土地利用和国内生产总值(GDP)等社会经济因素与生态系统服务空间格局动态变化之间的关系。研究结果表明:(1)流域的产水量从东北到西南逐渐减少,东部平原和丘陵地区的产量高,而西南地区则表现为低产;由于自然地理因素的作用,该地区的水资源分布与GDP、人口密度的分布模式存在明显的差别。在过去的40年中,该流域的产量出现了上升的变化,并且产量高峰的位置从东北到南方转移。降水、海拔、坡度等自然条件对产量的影响存在较大的影响,降水对产量的影响最大;人口、GDP等社会指标与产量的变动存在明显的正向关系,这是由于城市化的发展,城市建设用地等不渗透水层的增多,从而提高了流域的产量。(2)鄱阳湖流域1980~2018年流域总氮和总磷产量呈现逐年递增的态势。鄱阳湖总氮和总磷产量的变动与城镇土地利用之间存在着极强的正向关系,表明城镇土地利用对总氮和总磷的贡献具有一定的推动效应。林地和草地对总氮和总磷产量的影响具有明显的负向关系,表明林地和草地能够有效的控制鄱阳湖流域的总氮和总磷的输出,从而达到了净化水体的目的。降水、海拔、坡度等自然条件与总磷、总氮的含量有较大的相关性,降雨对总氮的影响最为明显。总氮和总磷的产出与GDP均有显著的正向关系,并能有效地提高总磷和总氮的产量。(3)利用Arc GIS10.5的Reclassify技术,对鄱阳湖流域的水源涵养与水质净化作用进行了分类,其结果表明,不同级别的水源涵养与净化作用存在较大差别。另外,在对水源涵养和水质的净化作用进行了空间重叠分析的基础上,将其分为5个级别。评价结果显示,土地使用方式的改变对于改善该区的水源涵养功能、调控产量和改善区域的生态服务功能起着重要的作用。在稳定区的环境治理工程中,对水资源的防护与净化进行了必要的划分,并对其进行了必要的划分,从而实现了对其进行有效的治理与养护。
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