鄱阳湖枯水现象的水文分析及湿地生态系统响应研究
【摘要】：2003年以来,长江流域进入了连续枯水年、2005年三峡工程截流后边施工边运行,长江中下游干流和中国最大淡水湖——潘阳湖的枯水期水位连创新低,低水位持续时间延长,鄱阳湖的代表站星子站于2006年出现吴淞高程10m以下枯水位持续3月之久,低于9m、8m枯水位的天数比最干旱的1963年还长,2007年8m以下水位时间维持近一个月。持续低水位使湖泊水质劣化、草洲植物群落退化、水生生物和越冬候鸟大量减少,同时对生产生活用水、灌溉、航运、水产捕捞等经济社会发展也产生了严重影响。针对上述情况,本文通过水文长序列分析了解鄱阳湖出现连续低枯现象的主要原因,接着应用遥感技术研究鄱阳湖湿地生态系统对湖水位低枯现象的响应,研究主要内容及结论如下：
(1)根据数理统计的变差系数、距平、滑动平均、均方差分级等方法和经验模态分析(EMD),对鄱阳湖降雨量、星子站水位以及汉口站径流量长时序系列进行分析,得到鄱阳湖枯水现象产生原因：第一,年际趋势性方面,长江中下游总体进入枯水期,鄱阳湖星子站54年间水位呈迂回降低趋势,主要原因是江湖连通情况下的水位降低和江西省鄱阳湖流域用水量增大,次要原因是退田还湖使湖区面积扩大和湖区无序采砂导致湖底形态发生变化。第二,年际周期性方面,鄱阳湖与长江在中短丰枯周期上具有一致性,但是这种周期具有多尺度性。第三,年内分配方面,汉口站径流量和鄱阳湖流域降雨量的不均匀性均在减小,20世纪40年代是汉口站径流量的转折点,长江流域人类用水量增大,水利工程对河流调控作用的增强。
(2)根据遥感数据各波段特点并结合鄱阳湖主湖区实际情况,确定以TM4、3、2波段为主,TM4、5、3波段为辅作为目视解译的基础图像波段。根据国际湿地公约湿地分类系统和中国湿地大纲分类系统,建立了鄱阳湖湿地分类系统和解译标志。根据此分类系统和解译标志建立了七个不同水位的分类模板,进行监督分类,得到星子水位吴淞高程下7.90m、9.83m、12.10m、12.87m、13.82m、14.93m、16.09m的七张湿地分类图像及数据。对七个分类模板进行了精度评价,总体精度均在90%以上,Kappa系数均在85%以上,满足分析精度。根据对获得的湖泊水体、沙地、泥滩、沼泽、出露草洲、浅碟形洼地面积数据的分析可知,10-14m是鄱阳湖湿地生态系统的最适宜水位,14m是一个转折点,枯水位时间的提前出现及持续增长会使湿地植被退化,沼泽植被、飘叶植物群落、漂浮植物群落减少,部分水域沉水植物群落中优势物种改变,影响鱼类繁殖与候鸟越冬。
【关键词】：鄱阳湖 湿地 枯水位 水文长序列分析 EMD 遥感 监督分类
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P333;X171.1
【目录】：
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P333;X171.1
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-11
- 第1章 绪论11-22
- 1.1 研究背景及意义11-12
- 1.1.1 研究背景11-12
- 1.1.2 研究目的和意义12
- 1.2 国内外研究现状12-19
- 1.2.1 水文长序列分析研究现状12-13
- 1.2.2 湿地定义13-15
- 1.2.2.1 国外对湿地的定义13-14
- 1.2.2.2 国内对湿地的定义14
- 1.2.2.3 湿地公约定义14-15
- 1.2.3 湿地分类15-16
- 1.2.3.1 国外湿地分类15-16
- 1.2.3.2 国内湿地分类16
- 1.2.3.3 湿地公约分类16
- 1.2.4 国内外湿地遥感现状16-19
- 1.2.4.1 国外湿地遥感进展16-18
- 1.2.4.2 国内湿地遥感进展18-19
- 1.3 研究的主要内容及方法技术路线19-22
- 1.3.1 主要内容19-20
- 1.3.2 方法及技术路线20-22
- 第2章 研究区概况22-30
- 2.1 流域概况22-26
- 2.1.1 地形地貌22-23
- 2.1.2 河网水系23-25
- 2.1.2.1 赣江24
- 2.1.2.2 抚河24
- 2.1.2.3 信江24-25
- 2.1.2.4 饶河25
- 2.1.2.5 修河25
- 2.1.3 水文气象25-26
- 2.2 湿地概况26-30
- 2.2.1 国家级自然保护区概况26-27
- 2.2.2 水情概况27
- 2.2.3 湖滩草洲概况27-28
- 2.2.4 候鸟越冬概况28-29
- 2.2.5 鱼类繁衍概况29-30
- 第3章 水文长序列分析30-61
- 3.1 资料选取及分析意义30-31
- 3.1.1 资料选取30
- 3.1.2 长序列分析意义30-31
- 3.2 分析方法31-36
- 3.2.1 数理统计方法31-32
- 3.2.1.1 变差系数31-32
- 3.2.1.2 极值比与极值差32
- 3.2.1.3 距平法32
- 3.2.1.4 均方差法分级32
- 3.2.2 滑动平均法32-33
- 3.2.3 EMD法(经验模态分解法)33-36
- 3.2.3.1 基本原理33
- 3.2.3.2 基本方法33-36
- 3.3 鄱阳湖水文周期与趋势分析36-60
- 3.3.1 鄱阳湖流域降雨量36-44
- 3.3.1.1 年内降雨量变化36-37
- 3.3.1.2 年际间降雨量变化37-44
- 3.3.1.2.1 距平分析和按均方差分级37-39
- 3.3.1.2.2 趋势性分析39-41
- 3.3.1.2.3 周期分析41-44
- 3.3.2 星子站水位44-50
- 3.3.2.1 趋势性分析44-48
- 3.3.2.2 周期性分析48-50
- 3.3.3 汉口站50-60
- 3.3.3.1 年内径流量变化50-52
- 3.3.3.2 年际间径流量变化52-60
- 3.3.3.2.1 距平分析和按均方差分级52-54
- 3.3.3.2.2 趋势性分析54-56
- 3.3.3.2.3 周期性分析56-60
- 3.4 小结60-61
- 第4章 鄱阳湖湿地遥感图像分类61-90
- 4.1 数据源选择61
- 4.2 遥感图像预处理61-65
- 4.2.1 波段选择、彩色增强61-63
- 4.2.2 图像校正63-64
- 4.2.3 确定研究区域64-65
- 4.2.3.1 图像拼接64
- 4.2.3.2 图像分幅裁剪64-65
- 4.3 遥感分类前准备工作65-69
- 4.3.1 湿地分类系统建立65-67
- 4.3.2 建立解译标志67-69
- 4.3.2.1 解译要素67-68
- 4.3.2.2 解译标志68-69
- 4.4 监督分类69-78
- 4.4.1 建立分类模板70
- 4.4.2 分类后处理及分类结果70-78
- 4.5 分类精度分析78-83
- 4.5.1 精度评价方法78-79
- 4.5.1.1 误差矩阵与精度估计量78-79
- 4.5.1.2 Kappa分析79
- 4.5.2 精度分析结果79-83
- 4.6 分类成果分析83-89
- 4.6.1 各类湿地面积统计83-84
- 4.6.2 结果分析84-89
- 4.6.2.1 水体面积与水位关系84-87
- 4.6.2.2 湖滩草洲面积与水位关系87-89
- 4.7 小结89-90
- 第5章 结论与展望90-93
- 5.1 本文主要结论90-91
- 5.2 不足之处91-92
- 5.3 展望92-93
- 致谢93-94
- 参考文献94-98
- 攻读学位期间的研究成果98
| 【引证文献】 | ||
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| 【参考文献】 | ||
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| 【共引文献】 | ||
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| 【同被引文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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