基于连通性指数(IC)的近30年鄱阳湖流域水系结构与水文连通演变评估*

曾冰茹,李云良,谭志强

(1:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京 210008) (2:中国科学院大学,北京 100049)

河湖水系是水资源形成与演化的主要载体,其结构和连通状况对生态环境具有重要影响[1]。流域径流泥沙管理,是水资源利用和可持续发展的关键问题,而水文连通则是预测流域内径流泥沙潜在输移路径可能性的重要方法[2-3],因此了解连通性的空间格局及其变化具有重要意义。概念定义上,水文连通性是以水为媒介,在水循环要素内部或之间传递各种物质、能量和生物的过程[4],分为结构连通性和功能连通性[5],前者表示景观结构或格局的物理连接程度,后者常用来反映结构特征之间的相互作用对地貌、生态和水文过程的影响[6-7]。水文连通性与诸多生态过程密切相关,对其时空变化特征和驱动机制进行探析,对于流域生态功能评价和水土资源管理具有切实意义。

目前量化水文连通性的方法很多,包括水文模型、连通性指数、景观生态学、图论和遥感等主要方法。Borselli等[8]基于地貌方法提出连通性指数(index of connectivity,IC)来评估流域尺度上的连通性。IC表示沉积物沿流动路径到达汇流点的可能性,是评价流域泥沙侵蚀、输运和沉积过程随时间变化的重要地貌指标[9-10],在国内外水文连通领域应用颇为广泛。例如,Arabkhedri[11]等基于伊朗黄土地区的11个流域探究了IC与产沙量之间的关系,研究表明产沙量与IC具有强相关性。袁亚男[12]利用IC探讨了土地利用变化对昕水河流域水文连通性及侵蚀泥沙输移过程的影响。为分析河网水系的时空分布特征和演变趋势,许多学者结合景观生态学和图论方法构建相关指标进行了大量研究。如甘容[13]等基于图论、RS和GIS方法分析了襄阳市河湖水系格局的变化及其影响因素。江燕等[14]从数量、结构和连通性三个方面构建指标体系探究了近30年来南四湖流域水系的时空演变特征。这些研究为认识水系连通演变提供了借鉴和参考,对流域综合治理具有重要意义。但以往工作多集中在一些局部地区,而基于系统视角的大尺度流域连通分析,更能体现连通研究的实际作用和价值。

鄱阳湖流域的水生态健康对长江中下游具有重要的水文生态意义。然而,随着经济发展和人口激增,鄱阳湖流域泥沙输移、水循环过程和生态环境等方面受到严重影响,为其生态安全带来了严重干扰和威胁[15-16]。自1990s以来,鄱阳湖湿地水文连通性呈先下降后上升的趋势[17],流域水土流失面积有所减少,但流失强度不断加剧。此外,鄱阳湖流域洪涝灾害的频率和强度不断增加,河湖水系出现不同程度的水文问题,导致水文连通性受阻。目前,关于鄱阳湖地区的水文连通研究已取得一些开创性研究成果,例如Li等[18]采用湖泊二维水动力模型和地统计学方法,探明了鄱阳湖洪泛区水文连通性的季节性变化和影响因素。Xia[17]等基于长时间序列遥感影像提出了评价鄱阳湖湿地水文连通性的综合方法,并分析了其演化的关键驱动因素。尽管水文连通的评价方法和相关研究很多,但在鄱阳湖流域开展结构连通和功能连通等相关方面的研究仍然较少,尤其是关于水文连通的长期演化研究和定量评价几乎没有开展。因此,亟需拓展到流域尺度来对鄱阳湖流域的水系变化与水文连通状况进行系统评估,从而为变化环境下流域生态环境保护与治理提供重要基础背景。

鉴于上述分析,本文以鄱阳湖流域为研究对象,基于近30年的水系、地形、土地利用和NDVI等数据,从时空尺度上评估水文连通性的变化特征,主要研究目标为:(1)研究近30年鄱阳湖流域水系格局的总体演变特征和态势;(2)评价流域结构连通性的时空变化特征,探究水系结构和连通变化的主要原因;(3)探讨流域功能连通性的时空分布格局,揭示其与径流量和输沙量的相互影响关系。本研究可为水系结构与水文连通演变研究提供一定参考,有助于更好地理解泥沙输移过程,进而为鄱阳湖流域综合管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

鄱阳湖流域(24°29′～30°05′N,113°35′～118°29′E)位于中国东南部,流域总面积1.62×105km2,属亚热带温暖湿润季风气候,年平均气温17.5℃,年平均降雨量约1638 mm[19],是长江流域的重要组成部分。鄱阳湖流域海拔处于-7～2157 m, 由赣江、抚河、信江、饶河和修水五个子流域以及鄱阳湖区组成,流域三面被山包围,中间是起伏的丘陵,北部是鄱阳湖平原(图1)。鄱阳湖流域土地利用类型主要为林地(64%)、耕地(26%)和草地(4%)[20],流域内红壤和黄壤在分布最广,水土流失面积占全流域土地面积的20%。鄱阳湖流域水系发达,面积100 km2以上河流约有490条,1000 km2以上的约有51条[21],年均径流量为1525亿m3,约占长江流域年均径流量的16.3%。研究区人口约有4500多万,经济结构以农业和工业生产为主,是我国重要的粮食生产地,盛产水稻、棉花和油菜。在过去的几十年里,鄱阳湖流域实施了大量的水利工程,截止到2011年,该地区已建成1万余座水库,其中大型水库30座,总库容约190亿m3[21]。

图1 鄱阳湖流域地形和主要水系分布Fig.1 Topography and major river distributions in Lake Poyang Basin

1.2 研究方法

1.2.1 水系格局及结构连通性评价指标 本文结合景观生态学和图论的方法,从水系数量特征、形态特征和结构连通特征3个方面,主要识别并定量描述鄱阳湖流域1989-2020年的水系演变特征,并对结构连通性进行分析,其中水系数量特征包括河网密度Rd和水面率Wp;形态特征包括河网复杂度CR和河网发育系数Kw;结构连通特征选取经典水文连通性指数: 水系连通环度α、节点连接率β和水系连通度γ[22],具体指标的计算公式及含义见表1。

表1 本文采用的水系结构及连通性评价指标Tab.1 Evaluation index of river structure and connectivity used in this study

1.2.2 功能连通性指数(IC) 本文采用IC指数来量化流域的功能连通性,其由上坡贡献区域(Dup)和下坡流域(Ddn)计算得出。此外,本研究中林草地和灌木的权重因子W使用土壤流失方程(RULSE)中的植被管理与覆盖因子C值,其他土地利用类型的W采用分类赋值法进行估算,其中水体取值为0,耕地取值0.23,裸地和建设用地等取值0.35[23]。本文应用ArcGIS 10.7中的模型构建器创建IC计算模型,模型的具体处理流程见图2。C因子的计算采用C与f的关系式[24],其中f由NDVI[25]推导而来,计算公式如下:

图2 水文连通性IC计算流程(不同颜色代表重要数据资料和计算过程)Fig.2 Flow chart of the IC calculation for the hydrological connectivity analysis (Different colors represent important data and calculation processes)

(1)

(2)

(3)

1.3 数据来源与处理

本研究用于计算功能连通的地形数据ASTER GDEM V2从地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)下载;土地利用和NDVI数据共1990、1995、2000、2005、2010、2015和2020年7期,土地利用数据来自基于Landsat的1985-2019年中国土地覆盖年度数据集(CLCD)[27](http://www.crensed.ac.cn);NDVI数据基于GEE从 Landsat 5/ 8 影像数据上下载。本文使用的数据空间分辨率均为30 m,坐标系统一使用WGS_1984_UTM_Zone_50N。本文通过对外洲站(赣江)、李家渡站(抚河)、梅港站(信江)、虎山站(饶河)、万家埠站(修水)五大河流的水文观测站点1990-2020年水沙数据进行分析与研究,2000年以前的径流量数据由江西省水文局提供,输沙量数据根据各站点的水沙关系由年径流量推求补缺;2000年以后的水沙数据来自于长江水文网公布的《长江泥沙公报》(http://www.cjh.com.cn/)。

本研究用于计算结构连通的水系数据基于Google Earth Engine(GEE)提取,以十年为间隔选取了1990、2000、2010、2020年以及中间年份2005年这5个时段的Landsat TM/OLI遥感影像。其中,由于1990、2005和2010年这3个年份的水体提取结果中有部分地区云量覆盖较大,因此选择前后年份即1989、2004和2009年的提取结果来代替。具体操作步骤为: 选择研究区域和时段一年内的所有影像数据、筛选云量小于30的影像并去云处理、生成年度合成的修正归一化差异水体指数(MNDWI)、利用大津法(Otsu)进行阈值分割后提取水体、将水体影像数据导出,得到初步的鄱阳湖流域水体数据,然后在ArcMap将水系图转换成矢量数据、采用目视检验等方法进行检验和修正,最后得到鄱阳湖流域5期的数字水系图。在此基础上,采用斯特拉勒(Strahler)法对河流进行分级,本文将鄱阳湖流域河流分4个等级,然后对各图层添加相应的字段,得到其相应的属性值如长度、面积等,从而建立空间数据集,以便用于水系结构和连通性的参数计算。

1.4 水系精度验证

本文通过Google Earth采用同年或邻近年份的高分辨率影像,设置间隔2 km均匀选取河流中心位置为样本点,选取2009和2020年提取的水系结果进行精度验证。鄱阳湖流域水系选取的验证点共计4000个,根据各级河流的长度比例,Ⅰ级河流选取2000个,Ⅱ级河流1200个,Ⅲ级河流600个和Ⅳ级河流200个。在ArcGIS中建立各级河流50 m缓冲区,落在缓冲区内样本点即为样点匹配,否则为样点不匹配。验证结果表明,2009年的水系验证点中有3693个样点匹配,总体精度为92%,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级河流的精度分别为88%、96%、98%和97%;2020年的水系验证点有3743个样点匹配,总体精度为93%,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级河流的精度分别为91%、97%、95%和97%。尽管水系提取结果受到遥感影像的云量覆盖、分辨率以及人工目视修正等诸多原因影响,但总体提取精度基本都在90%以上,表明本文结果可满足水系分析要求。

2 结果分析

2.1 鄱阳湖流域水系格局演变特征

2.1.1 水系结构连通变化特征 依据本文的水系提取和分级方法,获得鄱阳湖流域1989-2020年5个时期的水系结果分布图(图3)。从图中可以发现,近30年来鄱阳湖流域水系结构发生较为显著的变化,河网水系逐渐密集,其中2004年以后流域水系变化得尤为明显,与兴建水利工程等强烈人类活动有关。其中Ⅰ级和Ⅲ级河流变化程度较大,Ⅱ级河流变化较小,Ⅳ级河流基本维持不变。1989-2004年,流域河网节点和河流数量较少,水系空间格局基本不变。而2009年以后节点数和河流数呈现明显增加的态势,这是由于城市化进程加快导致支流的增长,以及对河流进行疏浚拓宽、开挖河道等。其中主要以Ⅰ级和Ⅲ级河流的增加为主,Ⅱ级河流有所减少,例如信江流域的部分Ⅱ级河流合并为Ⅲ级河流。2020年,抚河流域存在Ⅰ级河流汇合成Ⅱ级河流,修水流域出现Ⅱ级河流汇合成Ⅲ级河流等现象,同时流域I级河流数量大幅度上升,Ⅱ级河流数量也有所增加。

图3 鄱阳湖流域1989、1999、2004、2009和2020年水系分布提取结果Fig.3 Distributions of river system in the Lake Poyang Basin during 1989, 1999, 2004, 2009 and 2020

近30年鄱阳湖流域水系的节点数和河链数总体呈增加的趋势(表2),节点数由108个逐渐增加至127 个,河链数从204段增加至 247 段,两者的增加率均约为15%,其中2009-2020年增加得更为明显。此外,水系连通环度α和水系连通度γ均呈逐渐增加的趋势,节点连接率β呈先减少后增加的趋势。总体上,α由0.46增加至0.49,β由1.89增长至1.94,γ由0.64提高到0.66,说明鄱阳湖流域水系结构连通性呈逐渐好转的趋势。根据先前的研究结论,α和γ一般介于[0,1]之间,β介于[0,3]之间,指数越大说明连通程度越高,河网越复杂[28]。本文中α≈0.5、γ>0.6∈[0,1],β≈2∈[0,3],各特征参数均处于区间中上段,表明水系的河网连接、节点间的连接性和水系连通度均达到一般程度,各水系均存在较好的连接水平,流域尺度水系结构连通性总体较好且变化较小。

表2 鄱阳湖流域水系结构连通性指标变化Tab.2 Changes of structure connectivity indicators for rivers witin the Lake Poyang Basin

2.1.2 水系数量和形态变化特征 基于上述分析,图4进一步反映了鄱阳湖流域水系数量和形态特征在不同阶段的变化情况。数量特征上(图4a), 1989-2004年,各级河流的面积均呈减少趋势,其中Ⅳ级河流面积减少最多,约为43.2%,但其数量和长度基本不变;Ⅰ级河流的数量不变,但其长度有所减少;Ⅱ级和Ⅲ级河流的数量均呈增加趋势,且长度分别增加约11.7%和6.6%。2004-2020年,Ⅰ级和Ⅲ级河流的数量、长度和面积均明显增加,数量分别增加了21和17条,长度和面积的增加比重均超过20%;Ⅱ级河流数量和长度均减少,但其面积约增加18.4%;Ⅳ级河流数量和长度保持不变,但面积约增加35.9%。总的来看,1989-2020年鄱阳湖流域除干流(Ⅳ级)外,每个等级河流的数量、长度和面积均有所增加,但每个等级河流的增加速率不尽相同,其中最为明显的是流域Ⅲ级河流,三者增加速率均达到20%以上,其次为Ⅰ级河流,增加速率达到15%以上,最后为Ⅱ级河流,增加速率基本小于4%。

图4 鄱阳湖流域水系数量(a)和形态(b)特征的阶段变化Fig.4 Changes of river quantitative (a) and morphological (b) characteristics in the Lake Poyang Basin

形态特征上,近30年来鄱阳湖流域河网密度和河网复杂度呈显著的增加趋势,水面率亦呈较显著的增加趋势,而河网发育系数的增加趋势相对微弱(图4b)。其中,受河流总长度增加的影响,流域河网密度持续增加,河网复杂度从1989年的55逐步增加到2020年的63,增加比重约15%,表明随着水系数量和长度增加,水系表现得更为密集。1989-2004年,各级河流面积均有所减少,导致水面率下降。由于流域支渠数量的增加,支流长度增加,进而支流发育系数也相应增大。但是不同阶段形态特征的变化幅度相差较大,2004-2020年的变化幅度明显高于1989-2004年,后一阶段的变化率约为前一阶段变化率的两倍,表明2004年以后,鄱阳湖流域水系结构的增长速度明显加快,空间结构趋于复杂化。

2.2 鄱阳湖流域功能连通变化特征

2.2.1 功能连通IC指数的时空变化 1990、1995、2000、2005、2010、2015和2020年7个时期的IC空间分布结果如图5所示。整体上,IC最小值为-8.27,最大值为6.86,不同年份IC空间分布不均,下游靠近主河道和植被稀疏的流域IC较高,水沙运移能力较强;而上游远离河道的茂密森林覆盖区域IC较低,泥沙输移至下游河道的可能性较小。1990-2000年,IC的空间分布格局较为相似,总体呈东高西低的分布特征;2000年后IC表现出显著的空间异质性,IC高值主要分布在流域的北部湖区周围以及最南部地区,IC低值主要出现在流域中部,空间分布比较分散,说明流域径流泥沙向北部湖区附近输移的潜在可能性更大。相对于1990年,2020年流域68.8%的地区IC有所减少,23.3%的区域IC有所增加,7.9%的流域其IC值基本不变。由此表明,大多数流域的IC发生了变化,其中减少的区域主要是林地,增大的区域分布得较为零散。由1990-2020年IC概率密度分布曲线(图6)可知,IC主要分布在-3～3之间,峰值存在于-1～1之间,基本符合正态分布。1990、2000、2010和2020年IC的平均值分别为0.18、0.20、0.22和0.17,IC变化范围不大,呈先增大后减小的变化趋势。但2000年后IC分布曲线(虚线)逐渐向左偏移,呈缓慢减小的趋势,说明2000年后鄱阳湖流域径流泥沙输移的可能性逐渐减小,流域局部和整体潜在输沙量降低。

图5 1990-2020年鄱阳湖流域IC计算结果的空间分布Fig.5 Spatial distribution of the calculated IC values in the Lake Poyang Basin during 1990-2020

图6 1990-2020年鄱阳湖流域IC的概率密度分布Fig.6 Probability density distribution of IC in the Lake Poyang Basin during 1990-2020

2.2.2IC与土地利用、年径流量和输沙量的关系 图7为1990-2020年不同土地利用类型的IC分布结果。可以发现,鄱阳湖流域林地和灌木的IC主要分布在-2～2之间,耕地和草地的IC介于-2～3之间,裸地和建设用地的IC基本大于0。林地的IC呈减小趋势,裸地的IC明显增加,其他土地利用类型的连通性变化不大。流域内不同土地利用类型的IC从大到小排序为建设用地>裸地>草地>耕地>灌木>林地,低IC主要分布在林地和灌木区,IC高值区主要集中分布在建设用地和裸地,即流域植被覆盖程度越好的位置拦截水沙的能力越强。裸地和植被分别是径流、产沙的“源”和“汇”[8],裸地是流域产流产沙的主要源区,会使流域遭受侵蚀的风险,而植被具有较好的保水能力和泥沙拦截作用,可以拦蓄地表径流和侵蚀泥沙,从而减小径流泥沙向河道输移的可能性,因此IC较低。

图7 1990-2020年鄱阳湖流域不同土地利用类型IC分布 Fig.7 IC distribution of different land uses in the Lake Poyang Basin during 1990-2020

本文利用鄱阳湖流域1990、2000、2005、2010、2015 和2020年整个流域和各子流域的IC均值,分别与年径流量和年输沙量开展Person相关性分析。通过表3结果可知,整个流域的IC均值与年径流量和年输沙量相关性系数分别为0.6和 0.7,表现出显著的正相关关系,说明鄱阳湖流域的IC均值能够在一定程度上反映径流泥沙输出能力。除修水流域的IC均值与年径流量相关性不显著外,其他子流域的IC均值都与年径流量和年输沙量呈明显正相关关系,总体上可体现流域产流产沙过程。其中,信江流域与年径流量和年输沙量相关性达到0.8以上,表现为显著的正相关关系。综上所述,随着IC的增大,流域内径流量和输沙量也增大,则径流泥沙到达河道的可能性也就越大,反之亦然。表明IC将在预测土壤侵蚀、水土流失等水文事件中发挥重要作用。

表3 鄱阳湖流域IC均值与径流量、输沙量的相关性系数Tab.3 Correlation coefficient between the mean IC, runoff and sediment discharge in the Lake Poyang Basin

3 讨论

河湖水系的变化受多种因素影响,主要有地形地貌、气候变化、洪水、水利工程等,人类活动是改变河网水系连通的重要因素[29]。本研究结果显示,近30年来鄱阳湖流域结构连通性呈逐渐好转趋势,流域内有部分支流衰减或扩宽,水利工程为代表的人类活动是影响鄱阳湖流域水系连通演变的主导因素。1989-1999年,为抵御特大洪水和旱情等严重自然灾害,江西水利建设力度逐步加大,比如治理和加固了九江长江大堤、赣抚大堤等[30],此时的水系格局变化相对较小。1999-2009年,进入21世纪,鄱阳湖流域的大、中型水库数量不断增加[31],强烈的人类活动对鄱阳湖流域的水文连通产生显著影响。例如1998年大洪水之后,在江西省开展了以堤防建设为重点的防洪工程建设,对主要支流和鄱阳湖区重点堤防陆续加高培厚[30],对河网水系的整治以及新河道的开挖使得这时期河网水系密度迅速增加。2009-2020年,峡江、伦潭、山口岩等标志性大型水利工程相继建成,加之全面推行河湖长制,五河干支流调控能力得到增强,水生态环境持续改善[32]。近30年来通过修建水库、闸堤、渠系等,鄱阳湖流域水利工程体系日臻完善,尤其是2003年三峡水库等调控性水利工程建成运行后,鄱阳湖的水位、面积、水质等爱到影响[33],流域水系结构和功能发生一系列变化,进一步推进了河湖水系连通工程的实施。此外,随着生态环境持续改善,水系朝着良好的方向发展,最终形成现在的河湖水系格局。本研究主要结合水利建设,对近30年来鄱阳湖流域水系结构变化的原因加以宏观讨论,未来需要利用更长的时间数据并将气候变化、下垫面和重要水利工程等考虑进来,例如三峡工程改变水文节律后对水系连通的影响,以强化和详细分析水系连通演化原因,从而更有效地为流域防洪减灾工作提供支持。

本文定量分析了近30年来鄱阳湖流域功能连通指数IC的时空变化及其与土地利用、径流量和输沙量的关系,结果发现在靠近流域主河道的地区IC较高,裸地和建设用地也具有高连通性,而远离河道的森林覆盖区域IC较低,这与Koci[34]和Yan等[35]研究结论基本一致。此外,近30年来流域大部分地区IC有所减少,其中林地和灌木的IC显著下降,原因主要是流域水土保持工程的实施减少了水土流失和潜在产沙量。建国初期,鄱阳湖流域因毁林开荒、围湖垦田等行为导致生态环境恶化,水土流失严重。自20世纪80年代开始,鄱阳湖流域开始实施“山江湖工程”,大规模进行退耕还林、植树造林。1980-2015年,流域大量的耕地面积减少且主要转变为林地和建设用地,林地面积总体呈增加趋势,森林覆盖率由1983年的33%上升到2020年63%以上[36-37]。研究时段植被覆盖度升高和土地利用方式改善,提高了流域内土壤对径流和泥沙的拦蓄能力,对降低潜在产沙量有很大的作用。因为森林的土壤表面有很多凋落物,可以增加对泥沙流动的阻抗,从而调节了径流,使得进入河道的泥沙降低,保护了土壤侵蚀[38-39]。IC与径流量和输沙量的相关性较高,即随着流域水文连通性的增强,地表径流增加,大量的径流会促进沉积物的剥离,径流泥沙则更容易被运输至河道。已有研究表明,2000年以来,流域五河入湖泥沙量和径流量减少,土壤侵蚀量明显减少,水土流失状况好转,生态环境持续改善[40]。因此,IC在一定程度上能有效的表征流域水土流失的状况,可以识别土壤侵蚀的热点地区,确定泥沙来源和泥沙转移路径,以便采取行动减少或促进连通。流域内IC指数高的地方应被视为侵蚀风险的重要信号,需要采取水土保持措施,IC低值区易发生沉积,可以修建止水坝。总之,流域的土地利用类型和空间格局应给予充分重视,未来的水土资源管理、保护和恢复策略可以通过选择关键IC高或低值区采取相应措施来优化,以便制定有效的泥沙管理策略。

本文主要基于长时间序列、从流域尺度上开展了鄱阳湖流域水文结构连通和功能连通研究。相对于以往使用ArcGIS从DEM数据中处理或基于遥感影像的ENVI处理研究,本文通过阈值法应用GEE来提取水体数据,IC计算中的权重因子使用赋值法与基于遥感反演相结合来确定,因而能确定更适合鄱阳湖流域的权重因子,提高了IC计算结果的可靠性。然而,IC计算方法及其与径流量和输沙量的相关分析,尚未考虑降雨径流、营养盐等因素,评价体系仍不够全面。因此,未来还需通过静态和动态过程的有效结合,更加全面地考虑功能连通性评价方法,明确物质和能量的流动路径,进一步探索水文连通性与土壤侵蚀过程、人类活动之间的关系,进而深入揭示功能连通的变化及其指示意义。

4 结论

本文基于流域尺度,从宏观尺度上构建水系数量和形态属性,结合结构和功能连通性评估指标,定量分析近30年来鄱阳湖流域水系结构与水文连通性的时空分布与演变特征,并探究其演化的主要原因。本文实属基于流域结构和功能连通视角的重要基础研究,为鄱阳湖流域水土环境保护与治理、生态文明建设与发展提供了科学支撑。主要结论如下:

1)自20世纪90年代以来,鄱阳湖流域水系变化较为显著。数量特征上,除干流(Ⅳ级)外,每个等级河流的数量、长度和面积都有所增加,最为明显的是Ⅲ级河流,三者增加率均达到20%以上,其次为I级河流,达到15%以上;形态特征上,水面率、河网密度、河网复杂度和发育系数总体呈增加趋势,且2000年后的变化率约为2000年以前的两倍;空间结构上,鄱阳湖流域水系格局趋于复杂化,主要体现在流域北部一些支流的增加。

2)近30年来,流域水系节点数和河链数逐年增加,两者增长率均约为15%,水系连通环度α和水系连通度γ均呈逐渐增加的趋势,节点连接率β呈先减少后增加的趋势,结构连通性总体上呈好转趋势。一系列水系整治工程的实施推进了河湖水系连通,以水利工程为代表的人类活动是影响鄱阳湖流域水系连通演变的主导因素。

3)近30年来,流域68.8%的地区IC减少,减少的区域主要是林地,而IC增加的区域仅占23.3%。空间上,下游靠近主河道和植被稀疏的流域IC较高,而上游远离河道的茂密森林覆盖区域IC较低。就不同土地利用类型而言,IC值呈现出建设用地>裸地>草地>耕地>灌木>林地。分析得出,流域IC与年径流量和年输沙量呈现出显著的正相关关系,IC指数将在预测土壤侵蚀、水土流失等水文事件中发挥重要作用。