黄土高原地区水资源承载力动态变化分析——以山西、陕西、宁夏、甘肃4省为例
基于RUSLE模型的黄土高原土壤侵蚀变化分析——以延安市为例
河南科技Henan Science and Technology 地球与环境总777期第七期2022年4月基于RUSLE模型的黄土高原土壤侵蚀变化分析——以延安市为例梁钰汪洋（长安大学，陕西西安710000）摘要：土壤侵蚀是影响黄土高原生态环境质量的重要因素。
为研究延安地区土壤侵蚀的时空变化，本文基于RUSLE模型并借助Arcgis10.2，以延安地区2012年、2015年和2018年的LandsatTM影像、DEM数据、日降水量数据、土地利用数据、土壤类型数据和NDVI数据，得出延安地区各年土壤侵蚀模数并划分土壤侵蚀等级。
结果表明：延安地区2012—2018年，土壤侵蚀情况有所下降，特别是在2015—2018年，土壤侵蚀剧烈等级显著降低。
北部地区的土壤侵蚀等级较高，南部地区土壤侵蚀等级较低。
黄河流域的土壤侵蚀等级随时间变化较大，7年间土壤侵蚀强度明显减弱，延安市的土壤侵蚀程度明显改善。
侵蚀强度的降低主要与当地实施的退耕还林、治沟造地和打坝淤地等水土保持措施有关，本研究可为当地的水土保持工作提供科学依据。
关键词：土壤侵蚀；RUSLE；时空变化；黄土高原；延安市中图分类号：S157文献标志码：A文章编号：1003-5168（2022）7-0121-05 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.07.028Analysis of Soil Erosion Change in Loess Plateau Based on RUSLEModel—Take Yan'an City as an ExampleLIANG Yu WANG Yang(Chang'an University,Xi'an710000,China)Abstract:Soil erosion is an important factor affecting the ecological environment quality of the Loess Pla⁃teau.In order to study the spatial-temporal changes of soil erosion in Yan'an Region,based on RUSLE model and Arcgis10.2,this paper used LandsatTM images,DEM data,daily precipitation data,land use data,soil type data and NDVI data in Yan'an region in2012,2015and2018.The soil erosion modulus and soil erosion grade in Yan'an area were obtained.The results showed that the degree of soil erosion in Yan'an area decreased from2012to2018,especially during2015to2018,the severity level of soil erosion decreased significantly.The grade of soil erosion is higher in the northern region and lower in the southern region.The soil erosion level of the Yellow River basin changed greatly over time,the intensity of soil erosion was obviously weakened,and the soil erosion degree of Yan'an city was obviously im⁃proved.The decrease of erosion intensity is mainly related to the local soil and water conservation mea⁃sures such as returning farmland to forest,constructing ditches for land and dredging for dam.This study is helpful to provide scientific basis for local soil and water conservation work.Keywords:soil erosion;RUSLE;space-time change;Loess Plateau;Yan'an收稿日期：2022-03-21作者简介：梁钰（1997—），男，硕士生，研究方向：土地资源评价与利用。
黄土高原地区水资源承载力动态变化及灰色拓扑预测——以山西、陕西、宁夏、甘肃四省为例
黄土高原水资源开发 已有一定规模 ，其水 环境 仍十分脆弱 ，需要进一 步作好节水和水资源 的保护一 作 。 １ 关键词 ：水资源承载力 ；黄土高原 ；模糊 评价模型 ；拓扑预测 ；Ｇ （ ， ）模型 Ｍ １１
中图分类号 ：Ｔ ２ １１ Ｖ ２． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．１５（ ０ ８）０ ．８ ３０ ６ ２２ ７ ２０ ２０ ２ ．５
维普资讯
牛态环境 ２ ０ ， ２： ２ ．２ ０ ８ ｌ（）８ ３８ ７ ７
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（ 确 定加 权模 糊 向量 。在综 合评 价 中 ，考 虑 ４）
水资源供需基本保持平衡 ， 其中农
各评价因子对水资源承载力的影 响不同， 在合成之
骨 干计 划资 助课 题
基 金项 目 ：国家 自然科 学基 金项 目 （ ０７０ ２） ５４ ９ ５ ；国家科 技 支撑计 划 课题 （ ０ ６ ＡＤＩＢ ４） ｊ ２ ０Ｂ ０ ；西 １
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（） ３ 建立隶属度函数 ， 构造模糊关系矩阵。隶 属 度 函数 的构 建是 模 糊应 用数 学应 用 的关 键 ，可 确 定各指标实际值的隶属度 ，进行单因素评价 ，并得 到隶 属度模 糊 关 系矩 阵 ：
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业用 水 量 ２７９ ｘ０ ｍ ４ ．０ ，占总用 水 量 的 ７ ．６ ， １ ５７％
基于综合气象干旱指数(CI)的干旱时空动态格局分析——以甘肃省黄土高原区为例
干旱过程的开始 日 为第 １ ｃ 指数达轻旱以上等 天 Ｉ 级 的 Ｅ期 。在干 旱发 生期 ，当 Ｃ 连续 １ ｔ Ｉ ０ｄ为无旱 等级时干旱解除，同时干旱过程结束 ， 结束 Ｅ ｌ 期为 最后 １ ｃ 指数达无旱等级的 日期。干旱过程开 次 Ｉ 始到结束期间的时间为干旱持续时间。干旱过程 内 所有天的 ｃ Ｉ指数为轻旱以上的干旱等级之和 ，表 示干旱过程强度 ， 其值越小干旱过程越强Ｌ 。当某 １ 引 时段 内至少出现 １ 次干旱过程，并且累积干旱持 续 时间超 过所评 价 时段 的 １ ／ ４时 ，则认 为该 时段 发 生干旱事件 ， 其干旱强度 由时段内 ｃ Ｉ值为轻旱 以 上 的干旱 等级 之和确 定 【 本 文分 别 以年 和季节作 】 。
干 旱过 程是 指 当综 合气 象干 旱指 数 ｃ 连续 １ Ｉ ０ ｄ为轻 旱 以上等 级 ，则确定 为发 生 １次 干旱过 程 。
基础。
１ 资料与方法
１１ 资料 ．
选 用 １６ －２ １ ９ ２ ００年 甘肃 省黄 土高原 区地 面气
象观测台站的逐 日降水 、日 平均气温 、 日最高气温 、 日最低气温 、Ｅ照时数 、风速、相对湿度等气象要 ｔ 素 的实 测 资料 。在使 用前 对各 个站 点进行 了严 格 的 质量控制 ，删除资料序列长度过短或缺测等站点 ， 最终选 取 了该 区 ３ ３个站 点 ，经过订 正处 理后 的 ３ ３ 个 台站 的各 要素 资料 具有 较好 的连续 性 。 １２ 方法 ． １ ． 综合 气象干旱 指数计 算 方法 ．１ ２ 干旱指标参考 《 气象标准汇编》（ ＢＴ ２４ １ Ｇ ／ ０ ８ ２ ０ ）中推荐使用的综合气象干旱指数 （ Ｉ， ０６ Ｃ） 它是利用近 ３ 相当于月尺度 ） ０ ｄ（ 和近 ９ 相当 ０ ｄ（
黄土高原沟壑区小流域生态与经济要素演变及相互作用——以陕西省长武县王东沟小流域为例
治理模式是成功的 。在 生态脆 弱 区， 国家投入 是 当地脱贫致富 、 实现 生态与经济 良性 发展 的前提 ； 民脱贫增收 农
是 生 态 与 经 济 协 调 、 续 发 展 的保 障 ； 用 当地 资 源 ， 展 优 势 产 业 ， 实 现 经 济 效 益 与 生 态效 益 良性 发 展 的 动 力 。 持 利 发 是
土高原沟壑类 型 区， 于 试 区内面 积 ５３平方 公里 。 位 ．
塬 面海拔 １ ２ ０米 ， 温和湿 润 ， ２ 气候 年均气温９ １ ≥ ． ℃，
１ ℃积温 ３０ ９ ， 年平均雨量 ５ ４ Ｏ ２ ℃ 多 ８ 毫米 ，—９ ７ 月份
降水 占全 年总量 的 ５ 。流域 内土地 利用类 型有农 ５ 田、 荒草地 、 地等 。主要土壤类 型为黑垆 土（ 林 分布 于
马兰黄 土 。重力侵 蚀严 重 ， 土壤 侵蚀模 数１８ ０ 平 ６ 吨／
统要 素 （ 民纯 收 入 、 农 粮食 总 产 和 人 均 产量 、 济结 经
构 等） 的演 化过 程 ， 索 二 者 的 相 互 作用 机 理 ， 进 探 为
一
方公里 。塬 面地 势 平坦 ， 粮食 作 物 主要种植 区， 为 梁
中圈分类号 ：３４５ Ｆ ０ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ １７ ２０ ）３ ００ 一Ｏ １ ０ —９ ０ （０ ８ Ｏ — ｏ ９ ５
黄 土高 原地 区小 流域 综合 治 理始 于 ２ Ｏ世纪 ５ Ｏ 年 代 ，Ｏ年 代 开 始 大 规 模 推 广 和 实 施 。 经 过 ２ ８ Ｏ多 年 的 治 理 ， 得 了 显 著 的 社 会 、 济 和 生 态 效 取 经 益 。 －］ 流域 综合 治 理过 程 既是 生 态环 境 、 观发 ［４ １ 小 景 生变化 的 过 程 ， 时 也 是 社 会 经 济 发 生 改 变 的 过 同 程 。 ， 对 比分析 一个 流域 生 态 与 经 济 要 素 变 化 ， ［６ ５３ 对 判断 流域 的演变趋 势 ， 示 生 态 系 统 与 经 济 系统 的 揭
黄土高原植被覆盖度动态变化分析研究
2023Vol.55No.3林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报基金项目:国家林草局西北院自主创新课题计划 无人机林草资源智能监管系统关键技术与标准研究 (XBY -KJCX -2021-21)㊂∗第一作者简介:崔涵(1982-),女,陕西杨凌人,工程师,本科,主要从事森林资源监测㊁林业调查规划设计㊂∗通信作者:刘喆(1978-),女,陕西西安人,高级工程师,硕士,主要从事森林资源监测㊁林业调查规划设计㊂黄土高原植被覆盖度动态变化分析研究崔㊀涵∗㊀刘㊀喆∗(国家林业和草原局西北调查规划院,西安710048)[摘㊀要]㊀探析黄土高原植被覆盖演变及其驱动因素,有助于了解黄土高原生态现状㊂本研究以MOD13A2为主要数据源,采用像元二分模型㊁趋势分析法和相关性分析法对黄土高原地区植被覆盖度动态变化和驱动力进行分析㊂结果表明:(1)2000-2020年整体植被覆盖度呈上升趋势,其增速为0.005/a (p <0.01)㊂其中,2000-2010年增速为0.006/a ,2010-2020年增速为0.004/a ;(2)2000-2020年植被FVC 整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,但不同地区的变化趋势存在差异;(3)进一步分析表明,降水是黄土高原植被变化的主要驱动因素㊂[关键词]㊀黄土高原;植被覆盖度;动态变化;遥感数据中图分类号:Q948㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1009-3303(2023)03-0001-03Analysis of Dynamic Changes in Vegetation Coverage on the Loess PlateauCui Han∗㊀Liu Zhe ∗(Northwest Surveying and Planning Institute of National Forestry and Grassland Administration,Xi`a n 710048,China)Abstract :Exploring the evolution of vegetation cover and its drivers in the Loess Plateau helps to understand the ecological status of the Loess Plateau.In this study,MOD13A2was used as the main data source,and the dynamic changes and drivers of vegetation cover in the Loess Plateau region were analyzed using the like element dichotomous model,trend analysis method and correlation analysis meth-od.The results showed that (1)the overall vegetation cover showed an increasing trend from 2000to 2020,and its growth rate was 0.005/a (p <0.01).Among them,the growth rate was 0.006/a from 2000to 2010and 0.004/a from 2010to 2020;(2)the overall vegetation FVC showed a gradual decreasing distribution from southeast to northwest from 2000to 2020,but there were differences in the change trends in different regions;(3)further analysis showed that precipitation was the main driving factor of vegetation change in the Loess Plateau.Key words :Loess Plateau;fractional vegetation cover;dynamic change;remote sensing data植被覆盖度是评估植被生长状态和土壤侵蚀程度的重要指标之一㊂通过利用归一化植被指数(NDVI)采用像元二分模型可以近似估算植被覆盖度进而分析植被动态变化,可以揭示植被恢复和退化的趋势,为土地治理和生态保护提供科学依据㊂黄土高原是中国北方的一个重要生态区域,该地区的植被覆盖度对于水土保持㊁生态恢复和环境改善具有重要意义[1]㊂然而,由于气候变化㊁人类活动和土地利用变化等因素的影响,黄土高原的生态环境脆弱㊂随着遥感技术的发展,借助遥感数据进行植被覆盖度动态变化研究成为可能㊂1㊀研究区概况黄土高原位于中国大陆的中部和西北部(100ʎ54ᶄ-114ʎ33ᶄE,33ʎ43ᶄ-41ʎ16ᶄN),东临黄河中下游平原,西接内蒙古高原,南连四川盆地,北濒渭河平原㊂黄土高原是黄河流域的重要组成部分,面积约为63.4ˑ104km 2,该地区地貌多为丘陵和沟壑地貌,气候干旱,夏季炎热干燥,冬季寒冷干燥,年降水量较少且不均匀分布,气候条件对植被生长有着重要影响[2]㊂2㊀数据与方法2.1㊀数据源及预处理本研究所使用MODIS 植被指数产品MOD13A2来源于美国航天航空局发布的产品数据,下载地址(https:// /data /),数据空间分辨率为1km ˑ1km,时间分辨率为16d㊂利用MRT 工具对其进行格式转换等预处理工作,为消除云㊁雾以及大气气溶胶等外界因素的影响,本研究采用最大值合成法(MVC)计算得到月最大NDVI㊂本研究使用的气候数据来源于中国气象数据网( /),该数据集包括2000-2020年黄土高原及周边103个气象站点的逐日气温和逐日降水量数据㊂研究采用MATLAB 软件对该数据集进行清洗和异常值处理,对于空缺数据采用双线性内插方法对其进行填补,最后采用ANUS-PLIN 插值方法对其进行空间插值㊂㊃1㊃林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报2023Vol.55No.3 2.2㊀研究方法2.2.1㊀植被覆盖度反演方法根据研究区像元值大小,本研究采用像元二分模型利用NDVI近似估算植被覆盖度㊂即根据遥感影像中每个像元的光谱信息,将像元分为植被和非植被两个类别,并通过计算植被指数(如NDVI)的近似值来估算植被覆盖度㊂FVC=NDVI-NDVI sNDVI v-NDVI s(1)其中:FVC表示植被覆盖度,NDVI v表示完全被植被覆盖区的像元NDVI,NDVI s表示完全是无植被或者裸土覆盖区的像元NDVI㊂本研究参考前人研究[3],提取累计频率为2%的NDVI值作为NDVI s,累计频率为98%的NDVI值作为NDVI v㊂2.2.2㊀趋势分析为定量反映研究区内植被覆盖度的时空变化,本研究对像元进行逐一线性回归拟合,即θslope=nˑðn i=1iˑFVC i-ðn i=1iðn i=1FVC inˑðn i=1i2-(ðn i=1i)2(2)其中:θslope表示斜率,用以表示植被覆盖度的变化趋势㊂3㊀结果分析3.1㊀黄土高原植被覆盖度时间变化趋势根据黄土高原2000-2020年各年份植被FVC均值得到研究区多年年际变化趋势(图1)㊂总体上,黄土高原2000-2020年期间年均植被FVC值波动变化较大(0.477~0.610),但总体呈现波动上升趋势,其增速为0.005/a(p<0.01)(图1a),说明黄土高原地区21年间生态恢复效果显著㊂分时间段来看,2000~2010年期间植被FVC值由0.477增至0.551,其增速为0.006/a(图1b),由于2001年全面启动退耕还林(草)等生态修复工程,使得黄土高原地区植被覆盖度明显提高㊂2010-2020年期间植被FVC值由0.546增至0.610,其增速为0.004/a(图1c),其中在2015年植被FVC值处于低值状态,其原因可能是由于2010-2015年处于第一轮退耕还林(草)工程末期,部分地区出现复耕现象导致植被覆盖度有所下降㊂图1㊀2000-2010年、2010-2020年和2000-2020年黄土高原地区植被FVC时间变化趋势3.2㊀黄土高原植被覆盖度空间变化趋势采用趋势分析法基于像元尺度来分析2000-2010㊁2010-2020和2000-2020年黄土高原植被FVC空间分布特征(图2)㊂结果表明,三个时间段植被FVC整体以增长趋势为主,其增长率分别为0.006/a㊁0.004/a和0.005/a㊂2000-2010年植被FVC占研究区26.46%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部㊁太行山脉西部和关中平原等地区;植被FVC占研究区73.54%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部和毛乌素沙地等地区;1999年开始黄土高原地区实施了大规模的生态工程治理,包括退耕还林㊁草地恢复㊁水土保持等措施㊂这些治理措施有助于改善土壤质量㊁增加水源涵养和减少水土流失,从而提供了有利于植被生长的环境条件㊂2010-2020年植被FVC占研究区32.54%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部等地区,其中退化趋势显著的地区主要分布在内蒙古巴彦淖尔和东胜㊁宁夏回族自治区银川㊁青海西宁㊁山西太原等区域等中大型城市,由于城镇化建设,人类活动的扰动越发强烈,使得植被呈现明显退化趋势;植被FVC占研究区67.46%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部㊁毛乌素沙地㊁子午岭山脉西部等地区,其中改善趋势显著的地区主要分布在同心㊁民和㊁环县㊁右玉等地区;由于2010-2015年处于第一轮退耕还林(草)工程末期,部分地区出现复耕现象导致植被覆盖度有所下降;2000-2020年植被FVC整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,植被FVC占研究区20.88%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部等地区,植被FVC占研究区79.12%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部等地区㊂退耕还林(草)等生态工程的实施,减少土壤的㊃2㊃2023Vol.55No.3林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报流失和水源的丧失,为植被生长提供了更稳定的环境[4-6]㊂图2㊀2000-2010年㊁2010-2020年和2000-2020年黄土高原地区植被FVC 空间变化趋势3.3㊀黄土高原植被覆盖度与气候因子的相关性为了研究气温和降水变化对黄土高原生态系统的影响,本研究利用黄土高原植被覆盖度(FVC)的时序数据与年降水量㊁年均气温进行相关性分析,以探讨气温和降水对植被覆盖的关键影响㊂结果显示,与气温的相关系数最大值为0.774,最小值为-0.780,整体区域的平均相关系数为0.078(图3a)㊂适宜的水热条件有利于土壤水分的补给,从而促进植被的生长㊂然而,当气温超过植被适宜温度时,土壤水分蒸发加速,间接限制植被的生长㊂对于降水与植被FVC 的相关性,相关系数的最大值为0.922,最小值为-0.805,整体区域的平均相关系数为0.237(图3b)㊂降水量的增加能够补给大气和土壤中的水分,促进植被的生长㊂然而,过量的降水导致土壤松软,容易引发滑坡等自然灾害,从而间接限制了植被的生长[7-8]㊂图3㊀黄土高原地区植被覆盖度与气温㊁降水相关性4㊀结论首先,2000-2020年整体植被覆盖度呈上升趋势,其增长速率为0.005/a(p <0.01)㊂其中,2000-2010年增速为0.006/a,2010-2020年增速为0.004/a;其次,2000-2020年植被FVC 整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,植被FVC 占研究区79.12%的区域呈现改善趋势;最后,黄土高原年际植被覆盖度与年降水量㊁年平均气温的相关性均呈现正相关性,其中与降水量的相关性(0.237)略高于年平均气温(0.078)㊂参考文献[1]王雄,张翀,李强.黄土高原植被覆盖与水热时空通径分析[J].生态学报,2023,43(2):719-730.[2]丁文斌,王飞.植被建设对黄土高原土壤水分的影响[J].生态学报,2022,42(13):5531-5542.[3]刘天弋,孙慧兰,卢宝宝,等.1998 2018年新疆伊犁河谷植被覆盖度时空变化及驱动力[J].东北林业大学学报,2023,51(4):68-74,79.[4]卢伟民.林业发展中营造林技术的有效应用探析[J].林业科技情报,2023,55(1):3.[5]张龙齐,贾国栋,吕相融,等.黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究[J].水土保持学报,2023,37(2):12.[6]牛丽楠,邵全琴,宁佳,等.(2023).黄土高原生态恢复程度及恢复潜力评估[J].自然资源学报,2023,38(3):779-794.[7]王婧姝,毕如田,贺鹏,等.气候变化下黄土高原植被生长期NDVI 动态变化特征[J].生态学杂志,2023,42(1):67-76.[8]王海燕,张馨之,王海鹰,等.黄土高原生态系统保护修复潜在风险与优先发展领域[J].陕西林业科技,2022,50(5):86-89.来稿日期:2023-05-22㊃3㊃。
【高中地理】黄土高原水土流失现状及治理措施
【高中地理】黄土高原水土流失现状及治理措施黄土高原位于东经100°24′～114°，北纬34°～40°20′之间，在全国地貌格局中属于第二阶梯。
自北而南跨我国温带和暖温带，从东南向西北包括半湿润地带、半干旱地带、和干旱地带。
其范围东界为太行山西侧，西界为乌鞘岭、日月山、拉脊山一线，南界为秦岭―熊耳山、嵩山北麓一线，北界为长城。
地跨青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫七省（区）。
总面积为64万km2。
黄土高原地处黄河中上游和海河上游。
黄河流域自古就是人类文明的发祥地，但是由于黄土高原地区本身固有的自然环境脆弱，加上长期以来土地利用很不合理，植被遭受破坏，水土流失极为严重，使黄土高原的生态环境在近二三千年内发生了深刻的变化。
黄土高原水土流失问题，成为其经济发展的重要的制约因素。
1.黄土高原自然地理特征黄土高原是我国独特的地理区域，它在地理上有如下显著的特征。
1.1 沟多坡陡、地形起伏破碎黄土高原黄土深厚，疏松多孔，富含碳酸钙质。
受长期内外营力的作用，地表剥蚀切割严重，支离破碎，沟壑纵横。
黄土高原气候干旱，降水虽然少，但降水集中，而且多为暴雨，使得黄土高原发育成沟多坡陡、地形起伏破碎的景观。
1.2 气候差异较大黄土高原的气温和降水量的地理分布都呈自东南部向西北部递减的趋势。
就气温来看，黄土高原具有冬寒夏热、寒暑变化剧烈的大陆性气候特点。
黄土高原深居内陆，气候大陆性强，气温日较差大，日较差在10℃～25℃之间。
就降水来说，黄土高原的年降水量基本上介于400～600mm之间，而且降水集中在七、八、九三个月，可占全年降水的60%，往往以暴雨的形式出现，其他季节降水少而蒸发强烈，干旱问题比较普遍。
1.3 水资源缺乏，供需矛盾突出在干旱半干旱的黄土高原地区，降水稀少，蒸发旺盛，水面蒸发是降水的二倍多，而且降水集中。
黄土高原的特性决定了其水土流失十分严重，水资源供求矛盾日益突出。
1.4 山地丘陵面积大黄土高原地区土地以丘陵山地为主，约占整个地区的80%，而河谷平川只占土地总面积的20%。
基于地形综合指数的土地利用动态变化研究——以山西省运城市为例
运城市地势平 坦 ， 气 候 温和 ， 土壤 肥 沃 ， 光 照充 足 ， 是
传统 的农业大 区． 近 年来 ， 随着 城市 化 的进度 不 断加 快， 运城市各土 地利 用类 型 的面积 发生 了较大 变化 ，
各土地利用类 型之 间发 生着 较 大 的数 量 转移． 定量 、
定性分析各土地利 用类 型转移 的规 律 ， 对于合 理利用 土地资源 ， 促进 经济 持续 、 稳 定 增长 具有 十 分重 要 的
地形 的 ３大基本 要素 （ 高程 、 坡度、 坡 向） 直接 影 响着农业用 地的开垦 、 农业 的生产 活动及建 设用地 的 空 间分 布 ， 进 而影 响土 地利用 类 型变 化． 地形 的影 响
的土地利 用类 型数 据 ， 定量、 综 合地 考虑地形 因素对
土地利用 变化 的影 响．
基于 地 形 综 合 指数 的土 地 利 用动 态 变化 研 究
— —
以 山 西 省 运 城 市 为例
余 正 军 ，任 志远 ，卢锦 容 。 ，姬 梅
（ １ ． 西 藏 民 族 学 院 管理 学 院 ， 陕西 成 阳 ７ １ ２ ０ ８ ２ ； ２ ． 陕 西 师 范 大 学 旅 游 与环 境 学 院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ２ ； ３ ． 柞 水中学， 陕西 柞水 ７ １ １ ４ ０ ０ ）
一未利用地c2005年图1各土地利用类型的地形分布优势指数万方数据272宁夏大学学报自然科学版第34卷由于该实验属于子研究地形分级也是以整体研究为主体运城市所有土地利用类型只分布于139级地形范围内说明整个运城市的地形差别不大地形较优
第３ ４ 卷 第３ 期
Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ． ３
宁 夏 大 学 学报 （ 自然 科 学版 ）
基于熵权ＴＯＰＳＩＳ 的黄河流域甘肃段水资源承载力评价
基于熵权ＴＯＰＳＩＳ的黄河流域甘肃段水资源承载力评价作者：张帆尹萌张金霞来源：《人民黄河》2024年第04期摘要：为评价黄河流域甘肃段水资源承载力，以黄河流域甘肃段４个二级分区为研究对象，初选２０个评价指标，利用信息敏感性和相关性分析法剔除敏感性较低和相关性较高的７个指标，最终确定１３个评价指标。
从系统角度将指标分为水资源、社会、经济、生态环境４个子系统，利用熵权法与ＴＯＰＳＩＳ模型结合的方法计算综合得分，并利用障碍因子诊断模型分析４个二级分区的水资源承载力障碍因子。
结果表明：空间维度上，黄河流域甘肃段水资源承载力存在空间差异性，龙羊峡以上分区水资源承载力最高，龙羊峡—兰州分区与兰州—河口镇分区水资源承载力次之，龙门—三门峡分区水资源承载力最低；时间维度上，除龙羊峡以上分区外其余３个二级分区水资源承载力均有缓慢上升趋势；人均水资源量、产水模数、人均供水量、人口密度、城镇化率及生态环境用水率是影响黄河流域甘肃段水资源承载力的主要障碍因子，建议优化水资源配置、调整用水结构、促使经济发展与水资源承载力相匹配等，以提升及保持黄河流域甘肃段水资源承载力。
关键词：水资源承载力；熵权法；ＴＯＰＳＩＳ模型；障碍度模型；黄河流域甘肃段中图分类号：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０４．０１３引用格式：張帆，尹萌，张金霞．基于熵权ＴＯＰＳＩＳ的黄河流域甘肃段水资源承载力评价［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（４）：７９－８５．人类生存和发展离不开水资源［１］，为使区域社会经济可持续发展必须了解水资源情况并进行合理评估，而通过水资源承载力来评价区域水资源状况是一种较好的方式［２］。
水资源承载力是指在一定情况下一个地区或流域内可开发利用的水资源总量，在满足维持生态环境用水等要求之后所能维系的最大社会经济规模［３－４］，其状态可反映人与水资源的关系［５］。
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研究区包括山西、陕西、甘肃和宁夏 4省区。截 至 2004年, 4省总人口为 1. 02 108 人, 占全国总人 口的 7. 80% ; 4省区人均 GDP 基本低于全国平均水 平, 且和全国平均水平 的差距有进一 步扩大趋势。
根据中国和黄河水资源公报的数据及说明, 2004年 4省实际供水量 327. 20 108 m 3 ( 其中地表水资源 量 225. 70 108 m3, 地下水资源量 101. 50 108 m 3, 包括从黄河取水量 209. 12 108 m 3 ), 占其水资源总 量的 56. 06% , 开发利用程度较高; 其中农业用水量 247. 90 108 m3, 占总用水量的 75. 76% , 是主要用 水大户。
以黄土高原 4 省 2004 年水资源利用状况 ( 表 2)为例, 说明其水资源承载力的计算细节。
表 2 2004年黄土高原 4省水资源利用情 况 T ab. 2 U tilizat ion of water resources in th e 4 provinces in 2004
省份
山西 陕西 甘肃 宁夏 黄土高原
( 5) 模糊复合运算。模糊综合评价的原理是模 糊变换, 模型为:
B = A R = ( a1, a2, a3, , an )
r11
r1m
= ( b1, b2, b3, , bn ) ( 2)
rn1
rnm
综合评定采用数量化评判集 i 的值以及 B 矩
阵中各等级隶属度 bi 值, 根据下式计算:
3
bki i
32. 90 49. 70 96. 70 68. 60 247. 90
水资源总量 /108 m3
92. 50 309. 40 171. 90
9. 90 583. 70
总用水量 /108 m3
55. 90 75. 50 121. 80 74. 00 327. 20
注: 数据来源于中国水资源公报和中国统计年鉴
ui K 1
3 水资源承载力的评价
根据黄土高原 4省的自然、社会、经济和水资源 开发利用状况, 分别计算统计出每个评判因素对各 个等级的相对隶属度。在综合考虑各评判指标对水 资源承载能力影响程度的大小、不同指标之间的交 叉性的基础上, 参阅文献 15, 17 , 结合黄土高原实
际情况, 赋予各评 价因素不同的 权重: 水资 源利用 率、水资源量对水资源承载能力的影响较大, 故分别 赋予权重 0. 3; 降水量、人均占有水量赋予权重 0. 2。 因此, A = 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2 , 按照式 ( 2)即可求得 水资源承载力的最终评判结果矩阵 B。
评价因素 U
降水量 /mm
人均占有 水量 /m3
< 300
< 1 000
生态用 水量 /%
<1
评分值
1
0. 05
300~ 450 1 000~ 1 700 1 ~ 5 0. 5
> 450
> 1 700
> 5 0. 95
2. 3 评判矩阵 R 的计算
根据各评价因素的实际数值, 对照各因素的分
级指标 (表 1) 来分析推求评判矩阵 R 中的隶属度函
3 = 0. 95。这样便可以定量反映各等级因素对承载 能力的影响程度, 数值越高, 水资源开发的潜力也就 越大。
表 1 综合评价的分级值 Tab. 1 L eve ls of the evaluation indexes
评判 分级
V
v1 v2 v3
水资源利 用率 /%
> 75 75~ 50
< 50
数 rij的值。采用模糊化处理构建隶属度函数, 并使 其各级间平滑过渡。对于 v2 级即中间级, 令其落在 区间中点隶属度为 1, 两侧边缘点隶属度为 0. 5, 中 点向两侧按线性递减处理。对于 v1 和 v3 两侧区间, 则令距临界值越远属两侧区间隶属度越大, 在临界 值则属两侧等级的隶属度各为 0. 5。按上述思想构
生态用水量 / 108 m3
0. 3 0. 7 0. 2 0. 4 1. 6
降水量 /mm
479. 60 596. 30 257. 10 241. 30 393. 58
评 价因素 U1 为水资源利用 率, 评价等 级 V = 0. 05, 0. 5, 0. 95 , 其分级标准见表 1。根据公式计 算 单 因 素 U1 的 相 对 隶 属 度 和 评 判 集 r = 0, 0. 74, 0. 26 , 同理可得其余评价因素 U2, U3, U4 的评判集合组成 R, 然后将矩阵 A 与 R 相乘, 即可得 到最终评判结果矩阵 B:
测性、可靠性及充分性原则, 参照全国水资源供需分
析中的指标体系, 考虑水资源及其利用特点, 选取水
资源利用率、降水量、人均占有水量、生态用水率 4
个评价指标。按照这 4个因素评价我国水资源承载
能力的影 响程度, 并 借鉴其 他一 些水 资源评 价标 准 9, 15 , 将上述因素对水资源承载能力影响程度划
( 3) 建立隶属度函数, 构造模糊关系矩阵。隶 属度函数的构建是模糊应用数学应用的关键, 可确 定各指标实际值的隶属度, 进行单因素评价, 并得到
* 收稿日期: 2007- 11 - 01; 修订日期: 2007- 12- 28
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 50479052) ; 国家科技支撑计划课题 ( 2006BAD 11B04) ; 西北农林科技大学青年学术骨干计划资助课 题
人口 / 104 人
3 335. 07 3 705. 00 2 619. 00
588. 00 10247. 07
人均水资源 占有量 /m3
277. 6 835. 09 656. 36 168. 37 569. 59
人均用水量 /m 3
180 220 480 1 780 319. 31
农业用水量 / 108 m 3
分为 3个等级 (表 1) 。降水的划分主要参照西北地 区水资源合理配置和承载能力研究成果 17 , 人均水
资源量指标划分主要根据国际上通用的判别标准, 以人均水资源进行缺水程度划分 18 , 水资源利用率
和生态用水量则参考文献 12 得到。 v1 表示承载
能力较弱, 说明当地水资源承载能力已接近其饱和 值, 易发生水源短缺, 制约社会经济的发展, 水资源 进一步开发必然导致环境恶化, 出现不可持续发展; v3 表示承载能力较强, 该地区水资源开发仍有一定 的环境容量, 其供给情况较为乐观; v2 级情况则介于 以上两级之间, 表明本流域水资源开发利用已有相 当规模, 但仍有一定的开发利用潜力, 水资源的供给 需求在一定程度上能满足区域内的社会发展。为了 更好地反映各等级水资源承载能力情况, 对评判集 等级 用 1 分 制 数 量 化: 1 = 0. 05, 2 = 0. 50,
B = A R = ( 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2) 0 0. 74 0. 26
0 0. 12 0. 88 = ( 0. 288, 0. 370, 0. 342)
作者简介: 张建兴 ( 1982 - ), 男, 山西晋城人, 硕士生, 主要从事农业水土环境方面的研究. E - m ai:l zh jianx ing820417@ 163. com
通讯作者: 马孝义. E- m ai:l x iao yi m a s@l yahoo. com. cn
11 6
第 26卷 第 1 期 2009年 1 月
干 旱区 研 究 AR ID ZON E RESEAR CH
文章编号: 1001- 4675( 2009) 01- 0115- 05
V o.l 26 N o. 1 Jan. 2009
黄土高原地区水资源承载力动态变化分析
以山西、陕西、宁夏、甘肃 4省为例*
张建兴 , 马孝义 , 赵文举 , 王波雷 , 王术礼
0. 5
1
+
u K
i 2
-K -K
1 1
,
K1
ui
K2
0. 5 1+ K 3 - ui , K2 - ui
ui < K1
uv2 =
,
0. 5
1
+
K K
3 3
-
u K
i 2
,
K2
ui
K3
uv1 =
0. 5
1- ui - K3 K2 - K1
,
K1
ui K 2
( 4)
0
ui > K1
0. 5 1- K 3 - ui , K2 - ui
2 模糊评判方法
2. 1 模糊评判方法步骤 模糊综合评价是通过构造模糊子集把反映被评
为事物的模糊指标进行量化, 然后利用模糊变换原 理综合评价各指标, 其评判过程一般可归纳为以下 几个步骤 : 15- 16
( 1) 建立因素集 U = u1, u2, u3, , un , 即有 n 个评价指标。
( 2) 确立评价集 V = v1, v2, v3, , vm , 即代表 评价等级、分类的集合, 每一等级可对应一个模糊子 集。
( 西北农林科技大学 旱区农业水土工程教育部重点实验室, 陕西 杨凌 712100)
摘 要: 水资源承 载力对地区经济可持续发展和群众生活的物质基础具有重要影响, 是达到地区社会、经济和环境 不断优化的关键。采用模糊综合 评价方法, 选取水资 源利用率 、降 水量、人均 占有水量 和生态 用水量 为评价 指标, 对黄土高原 4省 1994- 2004年的水资源承载力进行了综合及分区评价。结果表明: 黄土高原 4省水资源承载力在 1994- 2004年总体 上呈缓慢上升趋势, 说明水资源有向良性发展趋 势; 陕 西和山西 省水资源承 载力较高, 2省水资 源开发利用有较大空间 , 甘肃和宁夏水资源承载力已趋于饱和, 实施跨流域调水和节水措施势在必行。 关键词: 水资源承载力; 黄土高原 ; 模糊评价; 山西; 陕西; 宁夏; 甘肃 中图分类号: TV213. 4 文献标识码: A