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近60年黑河流域绿洲时空变化特征研究

赵晓冏  
【摘要】:黑河流域是我国生态环境最为脆弱的地区之一。目前,黑河流域是土地规划与区域可持续发展等研究和实践中最活跃的地区,用水矛盾已经日显突出,这对黑河中下游地区绿洲的发展提出了严峻考验,特别是中游地区人工绿洲面积增加,使中游绿洲生态屏障作用日益减退,甚至成为了沙尘暴的重要源区之一。研究该地绿洲变化,为保护其生态环境,为当地生态环境治理、防沙治沙提供基本依据和参考。 本文利用文献资料和1963、1968年的KeyHole影像、1973、1977年的Landsat MSS影像、1980年的Kate-200影像以及1986-2009年的LandsatTM/ETM影像,针对不同数据源,采用了文献资料重建、而向对象的图像分割和自动阈值提取同时结合目视解译的方法提取了1949-2009年黑河流域绿洲数据。研究中运用ArcGIS地图代数运算方法,将所提取的1963、1968、1973、1977、1980、1986、1990、1993、1996、1999、2002、2006、2009的绿洲、荒漠数据合成为时空复合数据,在此基础上,再运用空间分析工具,分析了流域、地理单元、县域尺度上十三个不同时期绿洲的面积变化及空间上的扩张或萎缩状况,最后根据合成的绿洲、荒漠数据,归纳了绿洲变化的7种基本模式,识别和确定了绿洲变化的热点地区,以此探讨黑河流域绿洲、荒漠格局的演变特征和规律。研究结果表明: 1.从时空分布格局看,黑河流域的绿洲主要分布在黑河、北大河及其支流两侧,且沿河流和干渠两岸向外扩张。早期绿洲斑块比较破碎。它们主要分布在山丹县的中部,民乐县的中部和北部,甘州区中部和西北部,高台县南部,临泽县中部,额济纳旗东西河道两侧,2000年以来绿洲急剧扩张,这些区域绿洲大部分都连成片,各绿洲单元的分布格局特点与黑河流域复杂的地形、地貌和区域水资源等有密切关系。 2.从面积变化上看,黑河流域绿洲而积变化经历了剧烈变动期,稳步发展期和快速扩张期的过程,在2009年面积达到最大值6766.49km2;黑河流域各绿洲单元面积变化差异较大,山丹绿洲和民乐绿洲面积变化有相似的趋势,甘临高绿洲单元面积变化较为稳定,黑河下游各绿洲单元面积在整个时间序列上变化剧烈,山前绿洲单元面积虽然变化幅度小但其变化反复;从各县区的绿洲面积变化看,山丹县和民乐县的绿洲面积变化趋势基本一致,甘州区、临泽县和高台县的绿洲面积变化基本相似,金塔县和额济纳旗的绿洲面积变化最为剧烈,甘州区和肃州区的绿洲面积在各县区中保持在较高水平。 3.从绿洲变化类型的数量看,黑河流域绿洲扩张最大的时期在1973年,年均扩张面积以1980年最大,为393.11km2,绿洲萎缩较大的时期在1977年,其萎缩面积达到1084.54km2,年均萎缩面积以1977年最大为271.14km2;各绿洲单元面积扩张较大的以1973年和1980年居多,绿洲面积萎缩较大的以1977年和1999年居多,绿洲年均扩张面积的最大值大多出现在1980年,而其最小值则大多出现在1990年;绿洲年均萎缩面积的最大值大多也出现在1977年和1999年,而其最小值基本都出现在2006年;各县区绿洲面积扩张较大的以1968年和1973年居多,绿洲面积萎缩较大的以1968年和1980年居多,绿洲年均扩张面积的最大值大多出现在1980年,而其最小值则大多出现在1990年和2002年;绿洲年均萎缩面积的最大值大多也出现在1980年,而其最小值以九十年代的居多。 4.从绿洲变化过程看,黑河流域的绿洲发展逐步从不稳定状态过渡到相对稳定状态。黑河流域各绿洲单元中,额济纳三角洲绿洲单.元在九个地理单元中变化最剧烈,甘临高绿洲单元面积变化较为稳定;黑河流域各县区,金塔县绿洲面积变化最为剧烈,甘州区绿洲而积在各县区中保持在较稳定的水平。山前绿洲单元的空间变化多发生在山麓地带,且扩张区域和萎缩区域往往交替变化,中游黑河干流沿岸绿洲单元其变化多发生在十流南岸,且多位于盐碱滩一带,中游北大河干流沿岸绿洲单元其变化多发生在该单元北部及河流沿岸,这些区域多水体、湿地,下游个绿洲单元其空间变化复杂,多与水量供给有关。 5.从绿洲变化模式看,黑河流域绿洲的变化有7种模式,稳定不变型模式始终是面积最大的一种;持续萎缩型,所占绿洲面积比例逐年下降;持续扩张型,所占绿洲面积的比例较高,且逐年增加,尤其是2000年以来扩张较多;间歇转换型,所占比例也很低,也呈下降趋势;新近转换型,所占绿洲面积较大,呈下降趋势,但该模式分布范围较广;早期转换型,呈下降趋势,1963-1990年该变化模式所占的比例较高。 6.从绿洲变化热点区域看,黑河流域绿洲变化热点地区在各个县区都有分布,且大部分分布在绿洲的外围,热点地区面积变化有很大的区域差异,其中下游额济纳旗绿洲的变化热点地区面积最大,达148.91km2;各县区的变化热点地区的转变类型也因地而异,不同的因素作用下其转变类型差异较大。


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