基于GIS和RS的石羊河流域植被生态需水的时空分布规律研究

论文摘要

我国干旱区水资源短缺,社会经济用水常挤占生态需水,导致植被退化等生态环境恶化现象。干旱区生态建设的关键是恢复植被,因此合理地确定植被生态需水具有重要的科学意义。石羊河流域是干旱区用水矛盾和生态环境问题最突出的地区。由于水资源的过度开发利用,致使下游地下水位下降,依赖地下水生长的天然植被衰退,盖度降低,生态环境日益恶化。因此,研究植被生态需水的时空分布规律,对于恢复石羊河流域的生态植被,改善流域生态环境,进而实现水资源可持续利用具有重要意义。论文取得的主要结论如下:（1）依据石羊河流域近50年各气象站的逐月气象资料,采用FAO-56推荐的Penman-Monteith公式计算石羊河流域各气象站的丰、平、枯不同水文年植被生长期4-10月的参考作物蒸发蒸腾量（ET0）,结果表明各气象站不同水文年4-10月的ET0最高值一般发生在6月或7月,最小值发生在10月。5-8月ET0值占生长期ET0值的比例最大,为62%-70%;北部民勤站ET0值最高,南部天祝站ET0值最低,在空间上呈现从西南至东北、由山区向绿洲平原递增趋势。（2）采用FAO提出的天然植被生态需水的计算方法,计算不同水文年不同植被类型石羊河流域各站的适宜生态需水定额和最小生态需水定额,并得到相应的生态缺水定额,再结合遥感解译的植被的面积,获得现状不同水文年不同植被生态需水量和生态缺水量,并进行年内与年际变化规律的研究。各气象站不同类型植被的生态需水和生态缺水定额由大到小为:乔木林、灌木林、高盖度草地、疏林地和中盖度草地。各气象站不同类型植被的生态需水主要集中在68月份,占总需水的65%左右;下游民勤站缺水主要集中在6,8月,7月份缺水较轻。中游凉州、永昌站10月份几乎不缺水。上游天祝站除4月份有轻微的缺水,其余各月均不缺水。北部民勤站生态需水与生态缺水定额最大,南部祁连山天祝站生态需水与生态缺水定额最小,在空间上呈现从南部祁连山到北部递增的趋势。研究结果可为石羊河流域植被恢复建设提供科学依据。（3）建立了石羊河流域不同类型植被生态需水和生态缺水空间分布式模型,并基于2000年现状植被分布图求得基于GIS和RS的现状年植被适宜生态需水量和最小生态需水量以及相应的生态缺水量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究进展和存在的问题
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.2.3 点尺度植被生态需水计算方法的研究进展
• 1.2.4 基于GIS 的区域尺度植被生态需水研究进展
• 1.2.5 存在的问题
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 生长期参考作物蒸发蒸腾量时空变化规律
• 1.3.2 植被生态需水定额与生态缺水定额的计算与分析
• 1.3.3 基于GIS 与RS 的植被生态需水与生态缺水的空间分布规律研究
• 1.4 研究方法与技术路线
• 第二章 植被生态需水量与生态缺水量的计算方法
• 2.1 植被生态需水与生态缺水定义
• 2.2 内陆河流域植被生态需水与生态缺水的计算方法
• 2.2.1 植被生态需水的计算方法
• 0 的确定'>2.2.2 参考作物蒸发蒸腾量ET₀的确定
• 2.2.3 不同植被类型的植被系数kp 的确定
• s 的确定'>2.2.4 土壤水分限制系数k_s的确定
• 2.2.5 水资源配置中的生态缺水的计算方法
• 第三章 石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量的计算与分析
• 3.1 数据来源及各气象站的基本情况
• 3.2 不同水文年型代表年的选取
• 0 及其变化规律分析'>3.3 石羊河流域各站植被生长期ET₀及其变化规律分析
• 0 年内变化规律分析'>3.3.1 植被生长期4-10 月ET₀年内变化规律分析
• 0 的年际变化趋势分析'>3.3.2 植被生长期ET₀的年际变化趋势分析
• 0 的关系'>3.3.3 各站气象要素与植被生长期ET₀的关系
• 第四章 石羊河流域植被生态需水与生态缺水的计算与分析
• 4.1 资料来源
• 4.2 参数的确定
• 4.2.1 石羊河流域各县有效降雨量分布规律
• p 的确定'>4.2.2 天然植被生长期内各月k_p的确定
• s 的确定'>4.2.3 天然植被生长期内各月土壤水分限制系数k_s的确定
• 4.3 天然植被生长期内各月的适宜与最小的生态需水定额
• 4.4 计算结果与他人试验研究结果的对比
• 4.5 天然植被生长期各月的适宜生态缺水定额与最小生态缺水定额
• 4.6 现状年不同类型天然植被生态需水量与生态缺水量
• 4.6.1 现状年不同类型天然植被适宜与最小生态需水量
• 4.6.2 现状年不同类型天然植被适宜与最小生态缺水量
• 第五章 石羊河流域植被需水量与缺水量的空间转换
• 5.1 石羊河流域数字高程模型DEM
• 5.2 回归分析法
• 5.2.1 建立回归关系
• 5.2.2 基于DEM 的空间转化程序
• 0 空间分布'>5.3 不同水文年ET₀空间分布
• p 空间分布'>5.4 不同水文年植被适宜与最小ET_p空间分布
• p 空间分布'>5.4.1 适宜ET_p空间分布
• p 的空间分布'>5.4.2 最小ET_p的空间分布
• 5.5 有效降雨量的空间分布
• 5.6 不同水文年植被适宜与最小生态缺水的空间分布
• 5.6.1 适宜生态缺水的空间分布
• 5.6.2 最小生态缺水的空间分布
• 5.7 石羊河流域现状年基于GIS 和RS 的植被生态需水量
• 5.7.1 现状年植被适宜和最小生态需水定额空间分布
• 5.7.2 现状年植被适宜与最小生态需水量
• 5.7.3 现状年植被适宜与最小生态缺水量
• 第六章 结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介