發(fā)布時間：2020-06-07 16:02

【摘要】：作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,植被在水文循環(huán)、生物化學循環(huán)、能量流動等方面都起著至關重要的作用,同時,植被的生長又受到氣象水文過程的影響。干旱地區(qū)水資源短缺,生態(tài)環(huán)境脆弱,植被的健康生長是維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的關鍵因素。由于降水稀少,地下水是旱區(qū)植被維持正常生命活動的主要水源,地下水埋深的變化影響植被的分布狀況及演變趨勢。因此研究干旱區(qū)植被時空變化與氣象水文要素的響應關系對區(qū)域或流域地下水合理利用、水資源管理及生態(tài)環(huán)境建設等具有重要的指導意義。本文采用統(tǒng)計分析方法、熵理論等方法,依據(jù)遙感NDVI數(shù)據(jù)、地面觀測降水、氣溫數(shù)據(jù)分析了黑河干流中游地區(qū)2001-2011年NDVI、氣溫、降水的時空變化特征;同時根據(jù)53眼觀測井的實測水位通過比較反距離加權插值(IDW)、徑向基函數(shù)插值(RBF)、簡單克里金插值(SK)、普通克里金插值(OK)、泛克里金插值(UK)和Yamamoto修正克里金插值(Yamamoto)等6種不同方法的插值精度,優(yōu)選最佳地下水位空間插值方法,分析1985-2011年該區(qū)地下水位的時空變化特征及其影響因素;利用聯(lián)合熵理論對研究區(qū)進行分區(qū),構建模型模擬NDVI,并分析了不同子區(qū)NDVI與氣象水文要素的響應關系;基于Tsallis entropy理論推導了NDVI分布與地下水埋深關系的統(tǒng)一公式,結合黑河中游地下水淺埋區(qū)草地、黑河下游額濟納綠洲、柴達木盆地及海流圖流域NDVI與地下水埋深數(shù)據(jù)資料對公式進行驗證。主要結果如下:(1)2001-2011年間,黑河中游高臺、臨澤和張掖三站的氣溫、降水都呈增加趨勢;在1985-2000年,OK方法對研究區(qū)地下水位空間分布的插值精度最高,2005-2011年則是UK插值精度最高,經(jīng)Yamamoto修正的克里金插值方法對極端地下水位的插值效果要明顯優(yōu)于其他插值方法。地下水位均值在27年間呈下降趨勢,下降趨勢最明顯的年份為2000-2005年,主要是由于該時段黑河中游人口增加,耕地面積擴張造成地下水開采過量。2005年之后,由于上游來水及降水量的增加以及地下水開采量的減少等因素使得中游地區(qū)地下水位下降趨勢得到一定的緩解,黑河干流沿岸及中游南部區(qū)域地下水位有回升趨勢。(2)在空間分布上,黑河中游裸地面積占總面積的34%,植被覆蓋區(qū)面積占總面積的66%,其中,低植被覆蓋區(qū)占總面積的50.29%,較高植被覆蓋區(qū)占整個區(qū)域的15.25%,主要為分布在人工綠洲區(qū)的農(nóng)田、林地和草地等。2001-2011年,區(qū)域NDVI均值總體呈增長趨勢,年均增速為0.006/yr,研究區(qū)內(nèi)90%以上區(qū)域NDVI都呈顯著或輕度增加狀態(tài)。(3)在沙漠區(qū)(子區(qū)Ⅰ和子區(qū)Ⅳ),氣溫和降水是植被生長的主要驅(qū)動因子,在綠洲區(qū)(子區(qū)II和子區(qū)III),地下水是植被生長的重要因素。選取線性、二次、指數(shù)和對數(shù)模型為備選模型,基于AIC準則選擇最優(yōu)模型,模擬NDVI與實測NDVI之間的整體相關系數(shù)為0.97,較高的模擬精度證明了模型的適用性。由于人類活動的影響,模型在人工綠洲內(nèi)(子區(qū)III和子區(qū)V)模擬效果相對較差,其次,數(shù)據(jù)的短缺也可能是影響模擬精度的因素。(4)基于熵理論推導的干旱區(qū)NDVI分布與地下水埋深的統(tǒng)一函數(shù)關系式僅有3個參數(shù)(λ_1,λ~*,m),其中λ_1和λ~*可以通過實測資料進行率定。在黑河下游額濟納區(qū)、柴達木、海流圖等干旱區(qū)的驗證結果表明,模擬NDVI與實測NDVI相關性都較高,相關系數(shù)達到0.90以上,說明基于Tsallis熵構建的NDVI與地下水埋深關系的統(tǒng)一函數(shù)模型模擬效果較好;但是在人類活動頻繁的地區(qū),如黑河中游綠洲區(qū),模擬效果不如其他區(qū)域理想,原因是受人類灌溉活動的影響,植被生長所需水分有很大一部分是來自于灌溉水而非地下水,所以此模型更適用于僅依靠地下水維持植被生長的干旱區(qū)。
【圖文】：

第二章 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理河流域概況地理位置河是我國第二大內(nèi)陸河，發(fā)源于祁連山中段，流經(jīng)青海、甘肅和內(nèi)蒙古三東、西居延海，全長 821km。流域總面積約 14 萬 km2，地理坐標 37.73°N 42°E-102.10°E。以鶯落峽斷面和正義峽斷面為界將流域分為上、中、下游(。河中游指鶯落峽與正義峽斷面之間的區(qū)域，，包括山丹、民樂、肅南、甘州 6 縣區(qū)，三面環(huán)山，呈現(xiàn)山間盆地景觀(馬心依 2017; 鐘鋒 2017)。本文黑河干流中游地區(qū)，主要行政區(qū)域包括甘州、臨澤和高臺縣，流域面積 1 2-1)。

圖 2-3 額濟納綠洲在黑河流域的位置. 2-3 Location map showing the Ejina oasis in the Hei river 況于中國北部鄂爾多斯地區(qū)，流域面積 2600km2，于陶利蘇木鄉(xiāng)和巴音柴達木鄉(xiāng)交界處的沙灘，是陸氣候區(qū)，年降水量 300-500mm，年蒸發(fā)量 800也有部分濕地、林地和農(nóng)田。主要來源于未固結的沙質(zhì)沉積物和半固結砂巖的沉積物形成了非承壓含水層。大部分地區(qū)的地下地下水埋深見圖 2-4。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P426.616;P333

【參考文獻】

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本文編號：2701660