建模流域内溪流水质变化及其相互作用：一种多层次和空间分析的方法

《Aquatic Sciences》：Modeling stream water quality variance and interactions across watersheds: a multilevel and spatial approach

景观特征对溪流水质的影响研究：基于HLM-GWR整合模型分析韩国全国流域发现，城市与农业用地显著提升BOD和TP浓度但受陡坡地形制约，BOD与坡度交互效应在城乡均显著，TP仅在农业区交互显著，TN则主要受水文与管理影响。

　　

摘要

随着流域内土地利用压力的加剧，了解地貌特征如何影响溪流水质对于有效的环境管理变得越来越紧迫。通过将分层线性建模（HLM）与地理加权回归（GWR）相结合，本研究揭示了水质（生化需氧量[BOD]、总氮[TN]和总磷[TP]）、土地利用以及流域地形之间的关系中的宏观趋势和局部空间变异性——从而克服了传统统计模型的局限性，这些模型假设效应是均匀的且忽视了空间层次结构。研究结果表明，城市和农业用地与较高的BOD和TP浓度呈正相关，但在地形较陡的地区，这种效应通常较弱。在城市和农业区域，BOD与流域坡度之间存在显著相关性，而TP仅在农业流域中显示出显著的相关性。相比之下，TN与流域坡度之间没有显著相关性，这表明氮的动态主要受水文过程和土地管理实践的影响，而非地形。这些结果强调了多层次建模在水质评估中的重要性，表明流域特征可以放大或限制土地利用对溪流生态系统的影响。本研究覆盖了韩国整个国土范围，为土地利用规划、流域管理和国家水质政策提供了宝贵的见解，有助于制定更有效和有针对性的污染控制策略。