黑河流域绿洲时空变化过程的驱动机制研究

发布时间：2017-09-24 19:44

  本文关键词：黑河流域绿洲时空变化过程的驱动机制研究

  更多相关文章： 绿洲 黑河流域 绿洲变化 驱动力 半结构访谈 Panel Data模型 人类活动 驱动机制

【摘要】：近几十年来,在全球变化与人类活动双重作用背景下,绿洲在不同时间和空间尺度发生着快速的变化,成为干旱区生态环境演变和人类活动的最直接反映,因而受到国内外学者的广泛关注。随着多学科交叉综合研究的开展,绿洲变化的规律和机制更成为国内外干旱区领域的研究的重要课题。黑河流域是我国西北干旱区灌区农业大规模开发最早的流域,在这个漫长的人类历史过程中,人类活动变迁剧烈,是我国环境演变与区域可持续发展等研究和实践的最活跃的地区之一。黑河流域中下游绿洲过程及其驱动机制研究不仅是认识该流域水土资源问题的重要途径,也是干旱区绿洲变化研究的理想案例。本文选择黑河流域绿洲为研究对象,在利用近50多年来长时间序列的遥感影像资料重建绿洲时空变化的基础上,基于地图资料、气象监测资料、社会经济统计数据和实地调查等资料,采用定性与定量相结合的多学科手段综合分析了绿洲变化过程的驱动机制。所获得的认识对进一步探讨干旱区环境演变及促进水土资源的合理开发利用具有重要意义。绿洲变化过程研究从1963年开始采用遥感影像提取绿洲信息,以3-5年步长获取到1963-2013年14期有效遥感影像,运用面向对象方法自动提取,并结合目视解译修正,得到各期绿洲分布数据；采用面积统计、变化检测等方法分析了绿洲空间格局变化特点和规律。结果表明,绿洲在空间格局上基本保持了主体稳定,局部扩张的态势；50年来绿洲面积从4448.64km2增加到7191.92km2,共增长2743.28km2,年平均增长率为1.03%；绿洲发生频繁变化的区域主要分布在流域主体绿洲外围的冲洪积扇的边缘、沿河渠两岸低洼地区和绿洲-荒漠过渡带。利用CASA模型模拟绿洲生产力,结果表明,最大月NPP水平在58.5～124.0 g.m-2.month-1之间,中游平原绿洲主体区普遍较高,下游的额济纳旗绿洲普遍较低,整体水平在1986-2013年间整体呈增长趋势。各县区单位面积NPP均值在民乐、甘州、山丹、临泽等县较高,在额济纳旗最低。在深入分析绿洲变化的驱动力及其作用机理的基础上,采用逻辑推理方法构建了绿洲变化驱动机制概念模型。人类和自然共同作用促使了研究区绿洲及其生产力的变化,其中人文因素为主导作用。自然环境因素中,气候、水文、土壤等是主要影响因素。人文因素主要包括人口数量、政策、经济发展、科技进步等。结合各因素作用机理,又将其分成间接与直接因素。间接因素通过影响直接因素作用于绿洲。绿洲变化驱动力系统中,每一种因子对绿洲变化产生的影响不是独立发生的,而是受到众多驱动因子的影响和制约。根据绿洲变化频繁的“热点地区”,选取近百个典型区域作为案例样区,采用一线参与式农村社会调查方法,以半结构访谈形式对绿洲变化明显的典型区域进行了大量的实地调查和研究。结果表明,人口数量的增加是促使绿洲面积扩展的“刚性”因素：农业投入的增加以及社会经济的快速发展,为绿洲的发展提供了物质基础；农业科技进步带来土地生产能力逐步提高,使得单位面积耕地的经济收入增加。因此,人口数量、固定投入、技术因素及政策决定了绿洲发展的方向、结构和规模,人类活动是绿洲变化的主要原因。采用逻辑推断和相关分析方法对绿洲变化驱动因子进行筛选与辨识和量化,将选取的指标作为解释变量,纳入Panel Data模型,绿洲面积作为被解释变量,利用变量的回归系数求算自然与人文因素对绿洲变化的相对贡献率,识别了对绿洲变化起主要作用的驱动因子。结果表明,各县区人文因素对绿洲变化的相对贡献率分别为：民乐县83.99%,肃州区91.82%,甘州区89.81%,临泽县87.53%,高台县78.65%,金塔县83.58%。利用面积加权求得流域绿洲变化的人文因素贡献率为86.76%。甘州、肃州两区绿洲变化相对其他区域受人文因素影响更大,说明人类活动干预越强的地区,绿洲越趋于稳定。将NPP作为绿洲变化过程中的植被指标,构建了绿洲NPP变化过程中自然条件变化和人类活动作用相对贡献的评价方法。结果表明,黑河流域绿洲范围内7个站点中有5个都是人文因素对绿洲NPP的变化起到主导作用。综合模型结果与实地访谈调查结果,可以得出：自然因素诸如土壤、水文、气候等为绿洲的发展提供了基本条件,但并未构成绿洲变化的主要驱动力。从根本上讲,人们在保证基本生活条件的基础上为追求富裕生活,通过扩大耕地面积来增加经济收入是绿洲扩张的根本驱动力。
【关键词】：绿洲 黑河流域 绿洲变化 驱动力 半结构访谈 Panel Data模型 人类活动 驱动机制
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P901
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 国内外研究进展回顾12-15
• 1.2.1 绿洲变化过程研究12-13
• 1.2.2 绿洲变化的驱动力研究13-15
• 1.3 研究目标及技术路线15-16
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究方法与技术路线15-16
• 1.4 论文组织结构16-17
• 第二章 黑河流域绿洲变化的时空过程17-59
• 2.1 研究区概况17-20
• 2.1.1 自然概况17-19
• 2.1.2 社会经济概况19-20
• 2.2 黑河流域“绿洲”界定与过程重建20-25
• 2.2.1 黑河流域“绿洲”界定20
• 2.2.2 数据源及处理20-23
• 2.2.3 绿洲提取方法与结果验证23-25
• 2.3. 黑河流域绿洲水平空间格局变化25-42
• 2.3.1 绿洲时空格局变化25-33
• 2.3.2 绿洲面积变化33-34
• 2.3.3 绿洲变化特征34-42
• 2.3.3.1 时空变化模型34-36
• 2.3.3.2 绿洲格局变化特征36-42
• 2.4 黑河流域绿洲植被生产力变化42-59
• 2.4.1 NPP及其计算方法42-44
• 2.4.2 数据源及处理方法44-47
• 2.4.3 NPP计算结果及变化分析47-59
• 2.4.3.1 绿洲NPP空间分布47-52
• 2.4.3.2 绿洲生产水平变化特征分析52-59
• 第三章 黑河流域绿洲变化驱动力辨识及驱动机制研究方法59-72
• 3.1 绿洲变化的自然环境因素及其作用机理59-62
• 3.1.1 地形地貌对绿洲变化的影响及其作用59-60
• 3.1.2 气候变化对绿洲变化的影响及其作用60-61
• 3.1.3 土壤变化对绿洲变化的影响及其作用61-62
• 3.2 绿洲变化的人文社会因素影响及其作用机理62-66
• 3.2.1 人口因子对绿洲变化的影响及其作用62-63
• 3.2.2 经济因子对绿洲变化的影响及其作用63
• 3.2.3 技术进步对绿洲变化的影响63-64
• 3.2.4 土地制度与政策对绿洲变化的影响64-65
• 3.2.5 水资源及其利用方式对绿洲变化的影响65-66
• 3.3 绿洲变化的驱动机制概念模型及研究方法66-72
• 3.3.1 驱动力系统的构成66-67
• 3.3.2 驱动机制概念模型67-68
• 3.3.3 驱动力系统的特征68-69
• 3.3.4 绿洲变化的驱动机制研究方法69-70
• 3.3.5 自然因素与绿洲变化趋势对比70-72
• 第四章 黑河流域绿洲变化人文驱动机制调研与分析72-90
• 4.1 绿洲变化案例选择72-75
• 4.1.1 绿洲变化“热点地区”确定方法72-73
• 4.1.2 调研样区73-75
• 4.2 绿洲变化人文驱动机制的调查75-77
• 4.2.1 半结构访谈问卷设计75-76
• 4.2.2 半结构访谈提纲76
• 4.2.3 调查方案与路线76-77
• 4.3 调查成果及结论77-87
• 4.3.1 半结构访谈成果77-82
• 4.3.1.1 案例1：临泽县鸭暖乡大鸭村77-80
• 4.3.1.2 案例2：金塔县羊井子湾镇榆树井村80-82
• 4.3.2 调查结论与讨论82-87
• 4.4 黑河流域绿洲变化人文驱动机制87-90
• 第五章 黑河流域绿洲变化驱动机制的定量分析90-107
• 5.1 绿洲面积变化的驱动力贡献定量分析90-100
• 5.1.1 驱动力模型的选择90-91
• 5.1.2 Panel Data模型介绍91-92
• 5.1.3 绿洲驱动力Panel Data模型构建92-97
• 5.1.3.1 模型的基本形式92-93
• 5.1.3.2 驱动因子选择93
• 5.1.3.3 数据来源及处理93-95
• 5.1.3.4 Panel Data模型因子识别95-96
• 5.1.3.5 模型参数估计与分析96-97
• 5.1.4 Panel Data模型模拟结果及讨论97-100
• 5.1.4.1 模拟结果及不确定性分析97-99
• 5.1.4.2 分析结论与讨论99-100
• 5.2 绿洲NPP变化的驱动力贡献定量分析100-105
• 5.2.1 模型理论基础100
• 5.2.2 模型构建100-102
• 5.2.3 数据处理102-103
• 5.2.4 结果与讨论103-105
• 5.3 黑河流域绿洲变化驱动机制105-107
• 第六章 结论与展望107-110
• 6.1 主要结论107-108
• 6.2 不足与展望108-110
• 附录1：黑河流域绿洲变化驱动机制调研样区表110-113
• 附录2：黑河流域绿洲变化驱动机制访谈提纲113-117
• 附录3：调查结果实例1：临泽县鸭暖乡大鸭村调查结果117-121
• 附录4：调查结果实例2：金塔县羊井子湾镇榆树井村121-125
• 参考文献125-131
• 在学期间的研究成果131-132
• 致谢132

【参考文献】

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本文编号：913147