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马海盆地荒漠绿洲区生态地下水位对人类活动响应的研究

刘圣  
【摘要】:马海盆地位于青海省柴达木盆地北缘,属于中国西北地区典型的内陆干旱盆地,由于降水稀少,蒸发强烈、水资源匮乏,生态环境极为脆弱。荒漠绿洲区植被覆盖程度低,其生长状况与生态地下水位埋深关系密切。随着近年来人类活动的加剧,地下水的大量开采利用已经引起了绿洲区植被退化。因此,研究绿洲区生态地下水位对人类活动的响应,为马海盆地合理利用地下水资源、制定有效的生态环境保护政策以及我国西北地区的可持续发展提供理论支持。 本文利用MODIS NDVI和GIMMS NDVI遥感数据,分析荒漠绿洲区植被年际和年内的变化趋势以及空间分布特征;通过小波分析法、距平分析法对马海盆地1970~2010年41年间降水、气温数据进行分析,揭示研究区降水、气温的周期、趋势等特征,并结合植被变化趋势特征分析了研究区植被与降水的相关性;根据研究区水文地质信息,利用GMS软件建立地下水数值模型,预测地下水不同开采情景下马海盆地地下水流场的变化;利用ArcGIS软件中Spatial Analyst模块,基于相同分辨率的地下水位埋深数据和NDVI数据,分析不同埋深区间NDVI均值与地下水位埋深的关系,确定荒漠绿洲区生态地下水位埋深,并根据二者间关系的数学拟合方程,预测绿洲区植被的变化。 本研究获得的主要结论如下: 1、马海盆地荒漠绿洲区植被在1982~2009年近30年间,植被生长趋势总体呈现下降趋势;在空间分布上,近1/3面积的绿洲区植被出现了缓慢衰退的生长迹象; 2、马海盆地41年间(1970~2010)降水的总体变化趋势呈波动状态,2000~2009年降水显著增加;在气温变化方面,41年间马海盆地气温总体呈上升趋势,升温率为0.32℃/10a;在多年尺度上,马海盆地荒漠绿洲区植被指数年际变化与降水、气温年际变化无相关性; 3、定量化得出马海盆地荒漠绿洲区适宜植被生长的生态地下水位埋深为3~4.5m,与前人在额济纳和银川平原的研究结果有所区别,其原因可能与不同的气象、水文、土壤的条件有关; 4、通过构建马海盆地地下水数值模型,分析地下水不同开采情景下研究区地下水位的变化。结果显示:在未来鱼卡煤矿与电厂生产用水情景、钾盐矿区山前洪水资源化情景下,对马海盆地的地下水流场的影响较小;而在盐湖钾盐无论采用浅层溶采还是盐湖深层承压卤水开采情景下,均对马海盆地的地下水流场影响较大; 5、对马海盆地地下水不同开采情景下的荒漠绿洲区植被生长变化进行预测,结果表明:在盐湖未开采情景下,马海绿洲区的植被的总体长势较好,NDVI值在0.3~0.5之间;在鱼卡河中游煤矿、电厂工业生产情景以及西北山区洪水资源化利用情景下,绿洲区的植被指数变化不大;在盐湖钾盐浅层溶采和盐湖钾盐深层承压卤水开采情景下,绿洲区植被指数降低,植被生长出现退化。


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