干旱区人文—自然系统耦合动态演变及调控研究

【摘要】：干旱区约占全球陆地面积的30%,主要气候特点是干旱、降水稀少、蒸发量大。我国干旱区主要分布在西北地区,吐鲁番市是典型的干旱区破碎绿洲,近年来,由于人类活动加强,资源开发利用迅速,对当地的自然环境影响较为严重。尤其是工业企业的迅速发展,导致当地本来就脆弱的生态环境更加破碎不堪,沙漠化、盐渍化、生物多样性减少等环境问题日益凸显。人地关系的研究历来是地理学研究的热点,而干旱区人地关系的研究对于干旱区生态环境和社会发展有着重要意义。人文-自然系统耦合程度是反映人地关系是否协调的关键。吐鲁番市不仅仅是古丝绸之路上一个重要的交通枢纽,也是新丝绸之路经济带的关键地区,因此,进行吐鲁番市人文-自然系统耦合及动态演变研究,显得尤为重要。基于课题组对研究区长期(2012-2015年)的野外考察和调研之上,本文对吐鲁番市人文和自然系统进行耦合研究,计算了人文系统和自然系统的耦合度以及耦合协调度,得出人文、自然系统耦合协调类型;分别从人文因子和自然因子方面分析吐鲁番市人文-自然耦合系统的驱动因子,得出吐鲁番市人文-自然耦合系统的关键驱动因子;利用系统动力学对人文系统的各子系统和自然系统的各子系统以及人文-自然耦合系统进行模拟仿真,根据模拟结果提出吐鲁番市合理发展的相应调控措施。本文的主要研究结果如下:1通过对人文系统、自然系统和人文自然耦合系统发展得分的计算,得出了人文系统和自然系统的发展得分,然后再利用耦合模型进行人文、自然系统之间耦合度和耦合协调度的计算,得出了吐鲁番市人文系统和自然系统之间的耦合度以及人文-自然耦合系统的协调度。人文系统的发展得分高于自然系统,人文和自然之间的耦合度都比较低,2000-2013年间人文系统和自然系统的耦合协调度都在0.32以下,发展类型属于失调衰退类。2通过主成分分析,将人文系统和自然系统共34个指标进行降维处理,选取出与人文-自然耦合系统相关性较大的12个因子。运用灰色关联分析法,计算出12个因子与人文-自然耦合系统之间的关联系数,并进行关联度排序,得出了人文-自然耦合系统的主要驱动因子。其中人文系统中,人口总数、农业人口和城市登记失业率与人文-自然耦合系统之间的关联度较高,在自然系统中,水资源、固体废弃物利用率和废污水处理率与人文-自然耦合系统之间的关联度较高,说明人口总数、农业人口、城市登记失业率水资源、固体废弃物利用率和废污水处理率是人文-自然耦合系统的主要驱动因子。3运用系统动力学构建了人文-自然耦合系统的概念模型,并将模型结合历年数据进行运行,模拟了2013-2030年间各系统的发展状况,从模拟结果可以看出,人口子系统、经济子系统都是平稳发展的,而社会子系统和环境系统的发展水平却有所下降,尤其是自然环境的发展水平下降的很快。到2030年时,人口达到80多万,自然环境指数下降为0.0031,环境保护任重而道远。