近40年来湖北省湖泊演变及其驱动因素分析

发布时间：2017-06-11 09:02

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【摘要】：湖泊动态变化一直是区域环境变化和区域经济、生态环境可持续发展研究的重要课题。湖北省被称为“千湖之省”,由于受自然环境变化及人类活动干扰的影响,出现了水资源过度开发、湖泊萎缩、水资源减少等问题,严重威胁着区域生态与环境和社会经济的可持续发展。因此,研究湖北省长期以来湖泊的时空演变规律,探讨自然和人类活动因素对湖泊变化的响应机制,对促进湖北省水资源的科学管理和规划、湖泊资源可持续利用具有重要的参考意义。本研究基于改进的水体指数模型(MNDWI),结合人工目视解译的方法,应用GIS和RS等技术,提取湖北省1975年、1985年、1995年、2005年和2014年五个时期面积大于0.1 km2的湖泊数据,并根据相关湖泊属性数据,建立湖北省湖泊空间数据库,分析了近四十年来湖北省湖泊时空演变规律。在此基础上,结合1971-2014年自然和人类活动影响指标的时空变化规律,探讨了各驱动因素影响下的湖泊演变机制。本文的主要结论有：(1)湖北省面积大于0.1 km2的湖泊个数在1975-2014年五个时段分别为1079、1 591、1690、1940和1813,呈现出先快速增长后减缓甚至减少的趋势。五个时期面积大于0.1km2的湖泊总面积分别为4449.81 km2、4211.07 km2、3889.74 km2、 3548.74 km2和3422.53 km2,呈持续减小的趋势,减小的幅度先增大后减小,近40年来,研究区湖泊总面积共减小了1027.28 km2,减小了23.09%。从空间分布上看,江汉平原地区湖泊萎缩最为严重,但在2005-2014年湖泊萎缩的现象有所好转。(2)近四十年来湖泊景观指数LLSI呈先增大后减小的趋势,1971-1995年两个时段的LLSI变化量为正,湖泊受外界干扰的程度减小；1995-2014年两个时段的LLSI变化量为负,表明湖泊受干扰的程度逐渐增强。湖北省1971-2014年湖泊质心整体偏移量为33 km,其中1985-1995年湖泊质心偏移量最大,湖泊偏移量有减小的趋势；从湖泊质心点空间分布来看,近40年来湖北省湖泊呈现出总体向西北方向偏移的趋势,也进一步说明了研究区东南部的湖泊萎缩的问题要大于西北部地区。(3)自然因素的五个指标中,除降雨量轻微下降外,年平均气温、年均最高气温、年均最低气温和年蒸发量都呈明显的上升趋势；分阶段来看,2006-2014年平均降雨量减小最为显著,相对于1995-2005年的平均值减小了87.99 mm,减小了8.12%；1971-2014年研究区平均气温增加了1.38℃,1996-2005年气温升高较明显,2006-2014年气温有所下降。人类活动驱动因素的三个指标中,人口自然增量率呈现明显的“S”型下降趋势,由1979年的12.79‰下降到2014年的4.9‰,其中以1990-2000年下降最为明显；GDP增长率和城镇化增长率波动较大,总体发展趋势不明显。(4)综合相关性分析和灰色关联度的分析结果,气温、蒸发量和人口这三个指标与湖泊面积的相关性较高。通过灰色预测模型,预测了未来两个时期的湖泊面积,2025年和2035年湖北省面积大于0.1 km2湖泊总面积的预测值分别为3096.57 km2、2869.74 km2,各个时期的模型预测值的误差率都小于0.6%,模型预测的精度较高。上述数据表明,近四十年来湖北省的湖泊演变总体呈现出面积萎缩、破碎化的发展趋势,但是从四个阶段的湖泊面积和数量的变化幅度来看,这种趋势正在逐渐减弱,也说明了湖北省近些年的湖泊治理和保护取得了一定的成效。近45年来湖北省的气候呈现出温暖干燥的趋势；气温升高、蒸发量减少以及由于人口增加而对湖泊的干扰增强是引起湖北省湖泊萎缩的主要原因；在湖北省湖泊演变过程中,气候因素和人类活动因素对湖泊变化的影响同等重要。
【关键词】：湖泊演变 驱动因素 水体指数模型 湖北省
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P343.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 引言13-20
• 1.1 研究意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 1.4 研究方法、创新点与技术路线17-20
• 1.4.1 研究方法17-18
• 1.4.2 论文创新点18
• 1.4.3 技术路线18-20
• 2 理论与方法20-27
• 2.1 湖泊水域遥感提取20-22
• 2.1.1 湖泊信息目视解译20
• 2.1.2 MNDWI改进的水体指数模型20-21
• 2.1.3 阈值确定21-22
• 2.2 湖泊演变22-23
• 2.2.1 湖泊动态变化率22
• 2.2.2 湖泊景观形状指数22
• 2.2.3 湖泊质心偏移度22-23
• 2.3 蒸散发量估算模型23
• 2.4 气候动态变化率23-24
• 2.5 驱动因素湖泊变化响应24-27
• 2.5.1 相关性分析与回归模型24-25
• 2.5.2 灰度关联分析25
• 2.5.3 灰色预测模型25-27
• 3 实证研究27-68
• 3.1 研究区概况27-29
• 3.1.1 自然环境概况27-28
• 3.1.2 社会经济概况28
• 3.1.3 湖泊湿地概况28-29
• 3.2 数据来源与处理29-36
• 3.2.1 数据来源29-33
• 3.2.2 数据处理33-36
• 3.3 湖北省湖泊动态变化36-52
• 3.3.1 湖泊信息提取37-39
• 3.3.2 湖北省湖泊空间数据库39-45
• 3.3.3 湖泊演变的时空规律45-52
• 3.4 湖泊演变的驱动机制52-68
• 3.4.1 自然驱动因素变化特征52-62
• 3.4.2 人类活动因素变化特征62-64
• 3.4.3 湖泊变化对驱动因素的响应64-68
• 4 讨论68-72
• 4.1 关于结果68-69
• 4.2 理论、模型和方法69-70
• 4.3 不确定性70-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 不足与展望73-74
• 参考文献74-81
• 个人简历81-83
• 致谢83

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1 于海龙;近40年来湖北省湖泊演变及其驱动因素分析[D];华中师范大学;2016年

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本文编号：441206