[科普中国]-集水区土地利用

监控模式

监控模式之建构

1、地理资料库建立

先搜集集水区各项地理资料, 如河流、道路、等高线等，目前搜集到之图层详如下表所示，为数值化电脑档案。

|| ||

2、模式开发

模式开发最主要可分为四个部分，如下所述：

（1）基本资料管理—除上述各项地理资料外， 尚包含气象、水文、植物分析等皆纳入地理资讯系统之管理模式。

（2）特定区划分—包含缓冲带、保护带、子集水区之划分。

（3）水文模式—包含冲蚀模式、水文模式及水质模式。

（4）社会经济因子—包含管理单位之组织架构、集水区治理的问题与对策、水土保育计划、集水区治理计划及森林经营计划等。

3、监控系统之整合

监控系统之整合可由下图说明。（注：依山坡地可利用限度之分类分级查定标准，其坡度等级分类如下:）

|| ||

陡坡通常是指第六级坡(坡度超过5 % )。陡坡之农地使用即为超限使用。

（1）将集水区所需各项资料数值化， 纳入GIS 系统，以利更新，查询，便放管理。

（2）对龄水库保护带、缓冲带之划分。即配合各项地势因子，检讨其合理性; 并以电脑模拟子集水区之划分, 评估可行性及适用性，进而推广至保护带、缓冲带之合理划分。

（3）模式模拟方面，以冲蚀模式、透流模式, 模拟集水区之水文变化，并将分析结果加入地理资讯系统中, 配合影像判释后之土地利用现况，分析集水区内之土地适宜性。

（4）社会经济制度是由上述三项自然面之分析，加入社会、经济等因子，如管理组织架构及各项保育计划, 使开发与保育间有客观的权衡条件。

综合上述各项自然面及经济面之分析，其整合结果， 除为一套完整的监控系统外，更可发展成一决策支援系统(Decision Support System)，供管理决策者参考之用。1

集水区土地利用影响土地利用变化对水量、水循环的影响土地利用覆被变化对水循环的影响表现为地表径流的数量和空问分布的变化。不同的土地利用覆被类型都会影响水文循环过程，城市用地的扩张会大大降低地表对雨水的阻截和下渗作用，加大地表径流量，甚至增加洪涝灾害发生的频率；改变地表水与地下水的循环过程农业用地的增加，会降低入渗和蒸发，从而增加年均径流量；森地对截留、阻挡、下渗和土壤侵蚀的影响已有较一致的认识，但在对区域降水量、地表径流量及洪峰等水文特征的影响存在较大分歧。

研究的数据源主要是通过现场监测、取样和模拟试验获取的。国际上在监测与取样方面都较为系统，野外试验多采用计算机控制边界条件进行模拟，数据精度也较高，通过现场监测与取样方法研究了河流通量的影响。和通过对美国东部地区个州多个小集水区近年的观测资料进行系统分析构建了通用土壤侵蚀模型。国内的水文监测与试验过去主要集中在黄土高，但监测项目较少、时间较短,而且径流观测不注重水文过程，获取的数据不利于水文过程的模拟。

为了定量模拟研究土地利用覆被变化对水循环各个环节的影响，流域水文模型成为该领域研究的重点。水文模型大致经历了由经验统计模型到集总式物理模型发展的过程，开始向基于物理的分布式或半分布式模型发展。典型的集总式模型包括美国的斯坦福流域水文模型、水土保持局的模型、环保局的水文水质模型模型、奥地利国际应用系统分析研究所的日模型、澳大利亚的包顿模型、欧洲的模型、日本的水箱模型以及我国的新安江模型等等，它将整个集水区作为一个单位，分析整个集水区的有效反应。这类模型适用于土地利用覆被类型较单一的小尺度流域，其参数一般无物理含义，需要通过率定的方式得到。不足之处在于不能很好地处理不同土地利用覆被类型与水文过程的空间差异性及其流域参数的变化性。与集总式模型相比,分布式或半分布式流域水文模型考虑了降雨的空间差异性，能够反映区域空间差异性,在模拟和预测土地利用覆被变化对水文过程的影响有非常重要的应用。典型的模型有不同降雨、气候和土地利用组合的降雨一径流模拟模型，模拟土地利用覆被变化对暴雨径流和洪水变化影响的模型LISFLOOD、IPHIV、MHYDAS等，研究分析长期大中尺度流域土地利用覆被变化的水文效应模型CLASSIC、SHETRAN等。将分布式水文模型与、相结合模拟不同土地利用变化情境下的水文模拟提供了新的研究技术方法，如ARC/EGMO、SWAT模型等。

土地利用灌被变化对面源污染的影响面源污染,或称非点源污染一是指溶解性或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程汇入受纳水体如河流、湖泊、水库、海湾等而引起的水体污染困。非点源污染的典型发生方式是地表径流污染,还包括海洋非点源污染和地下水体非点源污染。与点源污染相比,面源污染具有影响范围广、不确定性大、迁移转化过程更为复杂。

土地利用变化对面源污染的影响主要研究、等营养元素的输出量与土地利用之间的关系。人类对土地的高强度开发利用引起土地利用覆被变化，强烈干扰着自然生态系统，导致地表各种地理过程以及地表景观结构的变化,现代农业发展、城镇化导致的下垫面性质改变对流域水文循环过程和物质迁移都产生了很大的影响，并引发了包括增加非点源污染负荷量、加剧水土流失、降低湿地生态功能、生物多样性骤减等一系列水环境问题谢德体。土地利用类型和强度的变化，会改变营养元素及悬浮物的入河量，从而影响流域水体水质不同土地利用方式，其生态环境影响效应不同，对土壤养分等物质的径流流失影响也有很大的差别。

世纪年代，国外就开始关注人类对土地开发利用对水库、湖泊、河流等水体水质的影响，并围绕该问题进行了一系列研究工作。国外诸多研究显示不同土地利用类型对水质变化有显著差异厂和的比率在林地径流中最高,农田中次之，城市中最少，但二者的总量在林地中最少。土地利用覆被变化对水质的影响，在点源污染逐渐得到有效控制以后，水质状况并没有得到明显的改善，促使人们加强对面源污染的研究。近年来，在识别重点污染源中得到了应用，农业用地强度增加产生的面源污染效应是国外研究的重点。

土地利用分类系统研究进展早在世纪年代，人们就开始利用遥感技术对土地覆被和自然景观进行研究。年美国人在“从空中看到的地球表面”一文中对遥感在研究自然景观和人类活动关系的可行性和重要性进行了阐述。年代后人们开始探讨利用遥感资料进行大范围土地利用覆被制图,发展了适用于遥感数据的特定土地分类系统及分类方法。进入年代以后,随着多种遥感卫星对地观测技术的出现和发展，使区域与全球尺度的土地利用覆被制图成为可能，而且以气候变化为先导的全球环境变化研究日益深入，土地利用覆被变化作为全球环境变化研究的重要组成部分越来越受到重视,但是传统上的上地利用和植被分类系统己经不能满足遥感数据的土地利用覆被制图，因此学者们开始研究土地利用覆被分类系统。目前国内外主要的土地利用覆被分类系统，根据分类依据侧重点不同,可以归纳为两大类,一类是侧重于土地自然属性的土地覆被分类系统，如美国Anderson和USGS的土地覆被分类系统；另一类是侧重于土地社会属性或利用方式的土地利用分类系统，如国土资源部发布的全国土地分类。2

集水区土地利用对策依据区域自然及社会经济条件，顺应土地资源开发利用和环境保护的要求，调控土地资源的利用方式是土地可持续利用的必然选择。对此提出以下几点具体对策：

(1)提高水土资源的利用率，实现土地资源优化配置。

引导公众参与规划，对规划实行动态监测，并以法律手段保证规划的严肃性和可实旋性。在政策方面，应进一步完善和稳定联产承包等责任制，确定一定时期内土地开发利用结构以及建设用地、农田保护区等控制性目标和土地开发目标，确定城市发展、开发区建设和重要基础设施建设用地范围；确保基本农田，保持耕地总量的动态平衡；限制建设用地的空间扩展方向，减少耕地占用。调整土地利用结构，达到最佳配制，使有限的自然资源得以充分利用，力求以最少的投入取得最大的经济效益，并加快水土保持和水利建设，搞好引蓄水工程，努力提高灌溉技术和管理水平，按照水源多少及地形地貌特征，合理安排种植计划。加强水土资源管理，充分保护利用，发展绿肥，增施有机肥，培肥土壤，改良结构，稳固基础，保持地力的可持续性。

(2)控制环境污染， 开展土地生态环境建设，保护生态可持续发展。

加强水土保持，大搞水土保持体系建设，陡坡耕地退耕还林还草以防生态恶化。大力营造水土保持经济林，既可拦泥防冲固土，又可改善微环境，调节小气候，保护生态环境的根本好转，同时还可取得较大经济效益。应通过经济或法律手段控制工业和生活废水、污水直接向农田排放；倡导绿色工业和生态农业，并促使城市建设向生态城市方向发展；建立生态示范区，建设生态示范区是探索区域土地资源可持续利用的有效途径和解决环境与发展、保护与开发问矛盾的有效手段，可树立一批未来土地可持续利用的样板。继续建设湿地公园，城市化进程使得大量湿地被填埋，导致湿地的生态与社会服务功能丧失，湿地公园的建设对城市生态安全、生态环境建设及社会、经济等多方面因素的影响和重要作用。

(3)加大科技投入，转变增长方式。

今后经济发展将不可避免地占用一部分耕地，而人口在较长一段时期内尚呈增长趋势，致使人均耕地进一步减少。因此，必须增加科研投入、积极培养、引进入才，大力推广科研成果，重点发展现代农业(包括立体农业、精细农业等)和高新技术产业，变以资源大量消耗为基础的增长为以知识为基础的增长，还应更好地发挥耕地的规模经济效益。此外，本区应继续发展间、套、连作的多熟制，农渔结合的基塘农业，农田林网化，发展充分利用有机物还田的传统有机农业、生态农业等。

(4)减少耕地流失，集约利用建设用地。

急剧膨胀的工业、住宅及交通等建设用地大量占用耕地，对农业发展威胁极大，进一步危及到区域粮食安全。因此，必须严格审批占用农田项目，确保耕地总量平衡，还应投入资金大力改造中低产田，使耕地质量不断提高。另一方面，必须精打细算，坚持城镇土地成片开发，集约利用城镇建设用地；进一步完善城市土地市场，严禁土地闲置，建设用地的规划还应充分考虑建造高层建筑，提高建筑容积率。可以适当撤并一些自然村，同时对村落进行统一规划建设，改变居民点过于分散的局势，从而减少土地的占用面积，也利于配备设旖，提高农民的生活质量。

(5)提高水土保持，完善河道的整治工程。

水土保持在水土流失区，为防止水土流失，保护、改良与合理利用水土资源而采取的一种工程措施。其主要作用有：蓄水保土，防止土壤侵蚀对流域环境的破坏；对已遭到破坏的土地进行整治，提高土壤抗蚀性，减轻土壤侵蚀对流域环境的破坏；使水土资源得到充分、合理地开发和利用。河道整治工程就是为了加大天然河道的下泄能力，提高河道的输运水效率，使得来自上游的洪水能尽快通过整治河段下泄。控制围垦范围，保证湖泊调蓄洪水的能力。