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上海环城绿带水体水质与土地利用结构的响应研究

陈体达 崔丹 袁育鑫 刘佳敏 黄民生 李莹

陈体达, 崔丹, 袁育鑫, 刘佳敏, 黄民生, 李莹. 上海环城绿带水体水质与土地利用结构的响应研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2021, (4): 81-89. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010
引用本文: 陈体达, 崔丹, 袁育鑫, 刘佳敏, 黄民生, 李莹. 上海环城绿带水体水质与土地利用结构的响应研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2021, (4): 81-89. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010
CHEN Tida, CUI Dan, YUAN Yuxin, LIU Jiamin, HUANG Minsheng, Li Ying. Changes in water quality and land use structure in the green-belt area around Shanghai[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2021, (4): 81-89. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010
Citation: CHEN Tida, CUI Dan, YUAN Yuxin, LIU Jiamin, HUANG Minsheng, Li Ying. Changes in water quality and land use structure in the green-belt area around Shanghai[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2021, (4): 81-89. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010

上海环城绿带水体水质与土地利用结构的响应研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010
基金项目: 国家科技重大专项(2017ZX07207001, 2018ZX07208008)
详细信息
    通讯作者:

    黄民生, 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为水环境治理与修复. E-mail: mshuang@des.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: X522

Changes in water quality and land use structure in the green-belt area around Shanghai

  • 摘要: 选取了上海环城绿带中30个水体, 以现场实测数据和解译的缓冲区土地利用类型为基础, 综合运用马尔科夫转移矩阵和相关性分析, 揭示了环城绿带的土地利用变化规律及其与水质的响应关系. 结果显示: 绿带水体历年以Ⅳ类—劣Ⅴ类为主, 劣Ⅴ类水体占比呈逐年下降的趋势; 缓冲区内以建设用地、林地和草地为主, 三者合计占比约84.37%; 以建设用地的减少和裸地增加为主, 两者分别占总减少面积的48.95%和总增加面积的50.85%; 在300 m缓冲区尺度上, 草地对DO、Chla呈现正效应; 在500 m尺度上, 裸地是引起CODMn恶化的主要因素, 而耕地在两个尺度均与多个污染指标呈正相关.
  • 图  1  环城绿带水体30个监测点及500 m缓冲区分布

    Fig.  1  Distribution of 30 monitoring points and the 500 m buffer zone in the green-belt area around the city

    图  2  绿带水体30个监测点8项水质参数分布

    Fig.  2  Distribution of 8 water quality indicators across 30 monitoring points in the green-belt area

    图  3  环城绿带水体内梅罗综合污染指数分布

    Fig.  3  Distribution of the Nemerow comprehensive pollution index in the water body of the green-belt area around the city

    图  4  2017年监测点500 m缓冲区内各类用地占比

    Fig.  4  Proportion of different land use types in the 500 m buffer zone at the monitoring points in 2017

    图  5  2019年监测点500 m缓冲区内各类用地占比

    Fig.  5  Proportion of different land use types in the 500 m buffer zone at the monitoring points in 2019

    图  6  300 m及500 m缓冲区土地利用类型与水质的相关性

    Fig.  6  Correlation between land use types and water quality in the 300 m and 500 m buffer zones

    表  1  土地利用转移矩阵

    Tab.  1  Land use transition matrix

    T2Pi+减少
    A1A2An
    T1A1P11P12P1nP1+P1+P11
    A2P21P22P2nP2+P2+P22
    AnPn1Pn2PnnPn+Pn+Pnn
    P+jP+1P+2P+nP1P1
    增加P+1P11P+2P22P+nPnn
    注: T1T2 分别代表地类现状的前后时期, 以转移面积为例, $ {A}_{i} $表示第 i 类土地利用类型; $ {P}_{ij} $为 T1i 类土地类型转移到 T2j 类土地类型的面积; $ {P}_{i+} $($ {P}_{+j} $)表示 T1(T2) 时期第 i(j) 类土地类型总面积; $ {P}_{i+}-{P}_{ii} $($ {P}_{+j}-{P}_{ii} $)表示第 i (j ) 类土地利用类型减少(增加)的面积.
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    表  2  2017年和2019年缓冲区内土地利用类型面积及占比

    Tab.  2  Area and proportion of land use types in the buffer zone in 2017 and 2019

    土地类型2017年2019年
    面积/km2占比/%面积/km2占比/%
    草地 1720269 7.30 2508983 10.65
    耕地 623339 2.64 330141 1.40
    建设用地 11844513 50.26 11444930 48.57
    林地 6067225 25.74 6184296 26.24
    裸地 1356707 5.76 1034039 4.39
    水体 1956257 8.30 2063604 8.76
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    表  3  2017年和2019年环城绿带水体500 m缓冲区内土地利用变化转移矩阵

    Tab.  3  Transfer matrix of land use change in the 500 m buffer zone of the green-belt area around the city in 2017 and 2019 单位: m2

    2019总计减少
    草地耕地建设用地林地裸地水体
    2017 草地 1116497 0 373337 20019 0 18491 1528344 411848
    耕地 9866 550987 18520 54508 169914 4933 808729 257742
    建设用地 105499 11170 10392226 11170 1881597 8688 12410350 2018125
    林地 563351 0 50440 5397112 12762 54087 6077752 680640
    裸地 368534 0 183300 1208 250709 1691 805443 554733
    水体 92594 0 72641 2131 32350 1737583 1937298 199715
    总计 2256340 562157 11090465 5486149 2347332 1825473 23567916
    新增 1139844 11170 698239 89037 2096623 87890
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  • 收稿日期:  2020-12-21
  • 刊出日期:  2021-07-25

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