基于優(yōu)化GWR模型的平原河網(wǎng)流域土地利用——水質響應關系研究.pdf

1、伴隨中國高速的城鎮(zhèn)化進程，城市水生態(tài)環(huán)境面臨嚴峻挑戰(zhàn)。而作為地表徑流、壤中流等輸送污染物的重要載體，土地利用則成為探析地表水環(huán)境與非點源污染關系的熱門課題。如何克服傳統(tǒng)分析方法忽視空間數(shù)據(jù)局部變化特征這一缺陷，揭示不同時空尺度下，影響水質變化的主導因素，對指導未來城市規(guī)劃與流域生態(tài)建設具備重要意義。
　　本研究分析了5種土地利用類型、人口密度變量以及6種景觀格局指數(shù)，在雨季和旱季/非雨季兩個時期對溫瑞塘河流域5種水質指標的影響。為

2、避免多重共線問題，本文設計了一種手動變量剔選方法用于多變量地理加權回歸模型(GWR)的構建;為確定影響水質變化的第一影響因素，本文引入了聚類分析和標準化回歸系數(shù)兩個概念用于GWR模型結果的再處理。主要研究成果如下:
　　(1)土地利用類型與水質的關系隨著空間位置的改變表現(xiàn)出局部變化特征，隨著時期的改變表現(xiàn)出季節(jié)變化特征。即使在同一研究區(qū)域的不同子流域，同一種土地利用類型對水質的影響在大小、方向上均可能表現(xiàn)不同。以總氮(TN)與土地

3、利用類型百分比(LUCC％)所構建的GWR模型為例，農(nóng)業(yè)用地與TN的局部回歸系數(shù)在方向上表現(xiàn)出農(nóng)村正、城區(qū)負的結果，在局部回歸系數(shù)絕對值的大小上表現(xiàn)出城區(qū)低、郊區(qū)農(nóng)村高的結果，旱季時期郊區(qū)有更多的子流域表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)用地與TN負相關，雨季時期更多的子流域表現(xiàn)出正相關。
　　(2)隨著空間位置的改變，景觀格局指數(shù)與水質的關系在方向上保持穩(wěn)定，在大小上表現(xiàn)出變動;隨著季節(jié)的改變，影響水質的最佳景觀指數(shù)解釋變量可能出現(xiàn)變動。在溫瑞塘河流域，

4、蔓延度指數(shù)（CONTAG）對河流氮污染含量有著明顯的負效應，且這種負效應在郊區(qū)與農(nóng)村更為顯著。
　　(3)影響水質變化的第一影響因素隨著空間和季節(jié)的改變而發(fā)生變化。在高城市化區(qū)域，城市用地是影響河流中氮(N)、磷(P)及化學需氧量(CODcr)指標的第一影響因素，但解釋能力較低，點源污染是主要來源;在農(nóng)村和郊區(qū)，農(nóng)業(yè)用地是影響N、P的第一影響因素，解釋能力高，地表徑流污染是主要來源。雨季時期，更多子流域的N、P指標與城市用地正相關