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《中国矿业大学》 2011年
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新疆且末绿洲适度规模及其可持续发展研究

阿布都热合曼·哈力克  
【摘要】:为研究绿洲规模扩张对干旱区脆弱生态环境的影响规律,论文选择了水资源、气候、植被、土壤、地形地貌作为荒漠绿洲的关键环境要素,以具有代表性的且末绿洲为研究区域,采用宏观与微观相结合、定性定量与3S(RS、GIS、GPS)技术、现场调查等多种技术手段相结合的研究方法,克服单因子分析及其直接线形重叠研究的限制,从整体性、系统性的角度,对干旱区绿洲规模与关键环境要素的演变规律及其相互关系进行了剖析,并在干旱区绿洲规模扩张与区域生态环境系统可持续发展研究方面取得了一下成果: 1.综合考虑且末绿洲社会经济与生态环境特征,结合野外数据、遥感影像信息的数据源,通过专家咨询法,首先建立了地理空间子系统、人与社会子系统、经济发展子系统等3大类23项绿洲规模扩张的评价指标体系。然后通过相关系数矩阵分析,从影响绿洲规模扩张的23个指标中筛选出与绿洲规模扩张程度比较密切的16个指标;利用1957--2009年53年间的数据,采用主成分分析方法,通过大量数据的分析,将16个指标进一步划分为三个主成分,其中第二个主成分气候因素(蒸发量)与绿洲面积的相关性最大,反映了气候因素对绿洲规模扩张的影响最显著。因为该地区由于气候干燥,降水少,气温高,蒸发量强,导致水资源的短缺,直接影响绿洲规模扩张。其他主要影响因子还有人均粮食和耕地面积,反映了在人口增加和社会经济发展的驱动下,耕地面积的增加引起绿洲面积的扩大,进而影响绿洲的稳定性。 2.绿洲是干旱区人类主要活动场所,绿洲规模的大小,直接影响绿洲水资源承载力、绿洲稳定性和绿洲经济的发展;反过来,过快的经济发展对自然资源的高强度占用又影响绿洲的规模。本文对车尔臣河中下游平原绿洲的1970,1990,2000和2009年4个不同时期的遥感图像数据,利用ENVI4.7软件,进行解译、分类与统计处理,根据植被覆盖率,把研究靶区分为绿洲、交错带、水域和沙漠四种类型(分离度为1.857~1.995),分析了且末绿洲近40年来的动态变化趋势。 研究结果表明:整个绿洲历年以来呈扩张的趋势;从1970年到1990年绿洲面积从2.46%增加到19.54%,交错带面积从22.19%减少到6.15%,水域和沙漠的变化不太大。从1990年到2000年绿洲面积从19.54%减少到7.02%,交错带面积从6.15%增加到12. 94%,水域面积缩小,沙漠面积扩大。从2000年到2009年沙漠面积由76.56%减少到70.73%,交错带和绿洲均有所增加。 同时还将土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域和未利用土地,结果表明,土地利用类型方面,从1970-2009年耕地面积一直呈增加的趋势,所占比例从1970年的0.43%上升至2009年的1.09%,面积增加了91.29km~2,年均增加2.34km~2,动态度为3.93%,是各种土地利用类型中增长规模最大的;其中增长速度最快的是2000—2009年,9年间耕地面积增加了56.49 km~2,平均每年增加6.28km~2,动态度为6.64%,其他土地类型变化不大。 研究靶区所出现的这种变化充分说明了人类活动和自然因素对周边生态环境的响应程度,由于干旱缺水、盐碱化、沙漠化等自然因素,加上经济利益驱动下牲畜头数猛增,不仅使草场面积减少,且质量急剧下降。因此人口的增长和经济发展是直接的驱动力。 3.建立了符合干旱区的水资源承载力评价指标体系,利用模糊综合评判方法及多层次模糊综合评判模型,分析了车尔臣河流域水资源承载力。车尔臣河水资源承载能力综合评价结果是偏差,v3、v4分别为0.2581和0.2458。为了进一步深入研究水资源承载力,根据适宜的生态需水量研究方法,计算了且末绿洲年生态需水量为3.014×108m3,而且末绿洲的年可利用水量为3.2708×108m3,生态需水量占总可利用水量的92%。这说明了且末绿洲的水量已几乎全部用于生态需水上,进一步验证了水资源承载能力偏差的结果。 如果扩大绿洲规模,将增加水资源的负担。干旱区平原绿洲,应以水为中心确定绿洲规模。为防止水资源不足情况下土地过度开发造成荒漠化和沙漠化,本文提出了绿洲适度规模的概念,并通过比较分析优选出绿洲适度规模计算的最佳模型,结合且末绿洲的实际情况进行了实证分析。 绿洲适度规模是指综合考虑绿洲的自然环境条件和社会需求,在有限的水资源及其特有时空分布和现有水资源利用技术条件下,可维持绿洲相对稳定的,能够被人类开发与利用的绿洲规模。通过绿洲适度规模研究模型的实证分析得出,水热平衡法模型是适合于且末绿洲适度规模计算的最佳模型。通过水热平衡法模型研究表明:且末绿洲稳定性指数为0.5358,绿洲处于亚稳定状态,生态系统呈现退化趋势,绿洲需要较高的投入才能保持稳定;且末绿洲的适度规模为609.22~812.29 km~2,且末绿洲适度耕地面积为92.66~123.55 km~2。且末绿洲现有规模为992.16 km~2,超出适度规模0.2~0.6倍;现有耕地面积为150.88 km~2,也超出了适度耕地面积的0.2~0.6倍。从生态可持续角度出发,绿洲面积不宜再扩大。 4.根据且末绿洲水资源-生态环境-经济社会耦合系统互动关系的分析和对该耦合系统可持续发展模式的探讨,通过专家咨询法,建立了适合于干旱区绿洲的水资源系统可持续发展评价指标及标准值,利用模糊优选模型将多个评价指标转化为单一指标,采用描述复杂水资源系统可持续发展水平的评价方法,并结合且末绿洲水资源开发与利用的实际情况,研究且末区域水资源可持续利用与经济社会协调发展的关系并提出了相应的调控对策。 研究结果表明:近10年来且末绿洲水资源系统可持续发展指标特征值平均处于3级与4级之间。水资源可持续利用程度的水平还比较低,水资源的开发利用不合理,但整体水平相对较低。 针对且末绿洲实际情况,提出了且末绿洲可持续发展的调控措施如下:正确处理经济用水与生态用水的比例关系,正确处理源流与干流的关系,正确处理地表水与地下水的关系,正确处理人工绿洲与天然绿洲的关系,正确处理开源与节水的关系,正确处理工程建设与统一管理的关系,调整绿洲农业种植结构、发展节水产业,控制人口增长、提高人口素质、减轻资源环境压力。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P237;F127;F205

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