内容发布更新时间 : 2024/5/13 15:56:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

浅谈土地利用对水环境的影响

作者：张强

来源：《城市地理》2015年第09期

摘要：本文在分析国内外土地利用变化对水环境影响的基础上，得出了土地利用主要从水循环、水污染通量和水质三个方面对水环境系统的产生影响。并重点分析了土地利用变化对水环境产生影响的机制，这为以后协调土地规划和水环境保护提供一些有价值的参考。 关键词：地利用变化；水环境；水循环；水污染通量；水质；机制

水为生命之源，是生物生存繁衍的必要条件，也是人类社会经济发展的基础。随着社会经济的发展和人口的不断增长，对水资源的需求量不断增长[1-3]；在这同时人类活动使水体污染也不断严重，因此水环境问题已经成为全球性的环境问题之一，这严重制约着人类社会经济的发展。所以探究水环境污染的形成机理以及如何防治水污染成为全人类关注的一个热点问题[4-5]。

一、国内外研究现状

1995年以来土地利用成为全球变化研究的核心领域之一，国外利用GIS和RS实例对土地利用变化下的水环境效应进行了广泛的研究。一是从大区域方面研究土地利用对环境影响，HerlihyA.T.（1998）研究美国中大西洋区域的368条水域的水质状况，得出不同土地利用类型对水质产生不同的影响[11-12]。RandhirT.O.（2005）通过建立在水源保护的流域及周边土地利用的数学模型，指出合理的土地利用方式和土地保护决策可以提高水源区域的水质。随着研究的深入，研究区域从水源地拓展到整个流域，同时在地理学、生态学、政治学等不同角度也展开了研究[13-14]。在研究流域土地利用变化的过程中，研究者发现土地利用的空间格局也会对流域水质产生影响[15]，如KingR.S.（2010）指出无数的空间因素可以模糊的解答土地利用与流域水质之间的相关性，特别是在大尺度的区域中，要更加重视土地利用的空间布局对河流生态环境产生的影响[16]。Robert A.Z.（2012）以新泽西松林地MuHica流域为研究对象，指出山地的土地利用变化与水质状况相关性最大，盆地的土地利用变化与流域水质状况相关性很小[17]。

国外学者主要是从水源保护区和流域上游向河流的整个流域扩展，以宏观尺度（大尺度）研究为主。

随着中国城市化的推进，中国的城市景观格局的发生了剧烈变化，城市水土环境的恶化[18]，这引起了国内学界的关注。对这一领域的研究主要从两个层面展开：一是在微观层面，对城市不同类型下垫面上雨水径流污染状况进行研究，这方面研究开始于20世纪80年代[19]，以北京研究为起点，分析水质污染状况，得出不同下塾面对水质产生的影响不同。随后LUCC研究兴起，大范围的开展区域土地利用与水环境相关性的研究，这些研究表明：林地、

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

绿地对水环境有改善作用，建设用地对水环境有污染作用；另一个方面，一些学者从土地利用空间格局对水环境影响进行了研究。相继在南京、杭州、上海、广州等城市展开，侧重于研究区域的水质状况的调查[20]。如车伍（2002）分析了北京城区道路和屋面雨水径流的水质，指出城市雨水径流的水质较差，初期径流甚至比城市污水的污染还要严重[21]。甘华阳（2006）分析得出城市道路雨水径流中含有大量的机动车辆产生的油类、重金属、悬浮固体等污染物，这些污染物对水体的水质造成严重的破坏[22]。王瑶（2006）通过分析深圳市境内的五条河流的流域面积大于100km2的近10年的水质空间变化情况，得出耕地、园地的数量对相应河流水质的有机物污染有较大的改善[23]。戚晓明（2010）以合肥市为例，分析得出随着不透水面积和建设用地的增加，人均水量的拥有量在不断减少，区域水源地的水质也在不断的变差[24]。杨丽锡（2011）指出城市绿地系统具有净化水质和减少地表径流的作用[25]。近年来部分学者从大尺度空间视角出发，借助RS和GIS技术获取土地利用格局指数，分析其与水环境之间的相关性程度[26-28]。以流域为研究对象，主要对滇池流域、太湖流域、九龙江流域、京杭大运河南段等污染较为严重区域进行了研究，例如夏敷（2012）在京杭大运河无锡段进行了取样研究，得出监测断面的缓冲区的距离远近与水质之间响应关系明显[29-33]。不同于国外以流域研究为主，国内学者主要从城市和河湖流域两大方面展开相关研究[35-36]。

综合已有的研究成果，主要是通过土地利用变化来分析其与水环境的相关性，但对土地利用空间布局结构与水质相关性研究甚少。主要是因为RS和GIS技术对土地利用的识别精度不高，与此同时，目前研究的尺度及其相应的指标选取和目前现行的土地分类方法差异较大，使得这些学者的研究成果很难科学的指导土地规划。因此加强这方面的研究对控制和管理面源污染，改善河流水质，有着重大的现实意义。 二、土地利用对水环境的影响

本文主要从循环、水污染通量和水质三个方面来分析土地利用变化对水环境系统的影响： 1、土地利用对水循环的影响

土地利用对水循环的影响主要表现在空间上的水量分布变化。土地利用方式的不同对降水的阻挡、截留、下渗及蒸腾作用不同，因此土地利用类型会对地表及其地下水的水量大小产生影响，还会对区域水循环的方式造成影响[37]。土地利用类型对水循环的影响主要表现在以下三个方面：一是土地利用类型改变下垫面状况，对降水的阻挡、截留、下渗、径流、蒸腾及其洪峰产生不同程度的影响；二是流域内的拦截和改道，会在一定程度上改变地表水循环的方式和路径；三是由于地下水的过度开采，可能会改变地表水与地下水以前的循环关系。 总之，土地利用方式的改变对水循环的方式和路径会产生不同的影响，例如城市建设用地的增加会降低地表水的留存及其下渗，增大降雨时间段的径流量，甚至造成洪灾[38-40]；林地、草地和城市绿地面积的增加，会减少蒸发量和入渗量，进而使年均流量增加[41-43]。 2、土地利用对水污染物通量的影响

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

土地利用类型对水污染物通量的影响主要表现在水对氮、磷等营养元素的吸收、输出和解析特征。研究方法是建立不同土地利用方式下的小流域，再收集暴雨后的样品泥沙和径流量，把记录下的数据经过试验分析，并计算不同土地利用类型下的营养元素输出量的多少。我国在太湖流域的相关研究比较集中，朱继业等[44-45]以太湖流域的小流域为研究范本，研究降水过程对不同土地利用方式下的地表径流氮流失的情况。王鹏等[46]研究太湖丘陵地区农田氮素迁移的时空分布特征，得出不同土地利用下氮素浓度的空间分布跟植被覆盖度及其施肥条件有着密切的关系，旱地和菜地的氮素板比栗林和竹林迁移通量要大，并且指出径流量的大小是迁移通量差异的主导因素。高超等[47]从了太湖流域不同土地利用方式下的地表径流磷输出量及其季节性分布特征。旱地的固磷能力高于水稻土，但旱地的有效磷水平大于水稻土，所以旱地的固磷的DPS比后者大，因此旱地的磷被淋溶及溶解量要明显多于水稻土[48-49]。从以上学者的研究可以得出土地利用变化通过影响营养元素的通量进而影响水体中营养元素的浓度。 3、土地利用对水质的影响

土地利用对水质的影响研究比较广泛，学者们从不同的方面研究了土地利用对水质的影响，并得出土地利用变化是造成河流水质发生变化的主要原因[50]。主要从无边界和有边界两个方面对水质的影响进行研究。

（1）无边界范围的土地利用对水质的影响

无边界范围的土地利用对水质的影响指不考虑特定的土地利用的范围，可以概化为点状的土地利用类型对水质的影响的研究。一般从研究尾料析出液、矿堆、矿石堆积处附近的河流上游和下游的水体的理化性质来评估不同类型矿床采矿对水质的影响，得出下游污染物浓度大于上游，开采不同种类的矿山对水质污染的性质也不同[51-52]。在发展中国家，卫生设施和垃圾处理设备的缺乏，在城市化进程中土地利用变化对地表与地下水污染较为严重。例如Dzwairo在津巴布韦的某个城市一个水系内的3个坑状厕所周围沿横断面上下游均有采样点分布，设14个监测点。通过分析得出坑状厕所从微生物、土壤属性和地下水水位增加对地下水水质产生污染[53]。我国学者也展开了这方面的相关研究。例如尹占娥等[54]以上海浦东新区为例，分析得出土地利用变化加重了水体污染。战金艳等[55]以无锡市为例，分析得出土地利用快速变化加重了水环境恶化。

无边界范围的土地利用对水质的影响研究主要集中在对流域内一种或几种比较典型的土地利用方式下的不同的水质效应，其特点比较清晰分析水质在时空上的差异，并指出污染物在水中的迁移转化过程，缺点是缺乏对土地利用结构、规模变化对水质的定量化研究。 （2）有边界范围的土地利用对水质的影响

有边界范围的土地利用对水质的影响简而言之是考虑了土地利用边界，指的研究某一流域内具有一定缓冲区范围内的土地利用方式与水质指标之间的相关性（一般是定量分析）。最大的特点是实现了土地利用对水质影响的定量化研究。目前在国内外越来越注重对这方面定量化