基于優(yōu)化GWR模型的平原河網(wǎng)流域土地利用——水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系研究.pdf

1、伴隨中國(guó)高速的城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城市水生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)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(diǎn)源污染關(guān)系的熱門(mén)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(shí)空尺度下，影響水質(zhì)變化的主導(dǎo)因素，對(duì)指導(dǎo)未來(lái)城市規(guī)劃與流域生態(tài)建設(shè)具備重要意義。
　　本研究分析了5種土地利用類(lèi)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(gè)時(shí)期對(duì)溫瑞塘河流域5種水質(zhì)指標(biāo)的影響。為

2、避免多重共線問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種手動(dòng)變量剔選方法用于多變量地理加權(quán)回歸模型(GWR)的構(gòu)建;為確定影響水質(zhì)變化的第一影響因素，本文引入了聚類(lèi)分析和標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)兩個(gè)概念用于GWR模型結(jié)果的再處理。主要研究成果如下:
　　(1)土地利用類(lèi)型與水質(zhì)的關(guān)系隨著空間位置的改變表現(xiàn)出局部變化特征，隨著時(shí)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(lèi)型對(duì)水質(zhì)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(lèi)型百分比(LUCC％)所構(gòu)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(fù)的結(jié)果，在局部回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小上表現(xiàn)出城區(qū)低、郊區(qū)農(nóng)村高的結(jié)果，旱季時(shí)期郊區(qū)有更多的子流域表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)用地與TN負(fù)相關(guān)，雨季時(shí)期更多的子流域表現(xiàn)出正相關(guān)。
　　(2)隨著空間位置的改變，景觀格局指數(shù)與水質(zhì)的關(guān)系在方向上保持穩(wěn)定，在大小上表現(xiàn)出變動(dòng);隨著季節(jié)的改變，影響水質(zhì)的最佳景觀指數(shù)解釋變量可能出現(xiàn)變動(dòng)。在溫瑞塘河流域，

4、蔓延度指數(shù)（CONTAG）對(duì)河流氮污染含量有著明顯的負(fù)效應(yīng)，且這種負(fù)效應(yīng)在郊區(qū)與農(nóng)村更為顯著。
　　(3)影響水質(zhì)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(xué)需氧量(CODcr)指標(biāo)的第一影響因素，但解釋能力較低，點(diǎn)源污染是主要來(lái)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(lái)源。雨季時(shí)期，更多子流域的N、P指標(biāo)與城市用地正相關(guān)