張北湖泊群水量變化驅(qū)動因子分析.pdf

1、近年來，湖泊與環(huán)境關(guān)系的研究越來越受到人們重視。當(dāng)前，湖泊科學(xué)的發(fā)展趨勢是把湖泊及其流域作為一個整體進(jìn)行研究，強(qiáng)調(diào)在人類活動影響下湖泊及其流域的演化。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口數(shù)量增加，人類對流域的干擾活動日趨劇烈，在湖泊演化，尤其是在湖泊水量變化過程中，起著越來越重要的作用，其中土地利用/土地覆被變化是人類活動最直接的表現(xiàn)形式之一。
　　 張北湖泊群因受人類活動、氣候的變化影響，湖泊群總水量逐年下降，湖泊面積不斷萎縮，湖泊數(shù)量減少

2、，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)生了不良影響。出現(xiàn)上述情況的主要原因在于當(dāng)?shù)赝恋乩梅绞降母淖儭?br>　　 通過建立研究區(qū)的數(shù)字高程模型，運(yùn)用SWAT分布式水文模型，生成數(shù)字流域，劃分出張北湖泊群流域的水文單元。以相同時期的TM影像為基本信息源，參考相關(guān)的專題圖件，在GIS和RS的支持下，對不同時期張北湖泊群流域的土地利用信息進(jìn)行解譯，編制出兩期土地利用現(xiàn)狀圖。建立研究區(qū)空間分布式水文模型，模擬該流域在不同下墊面和不同氣候條件下水

3、量變化情況。利用水量平衡原理，對湖泊水量變化與湖泊面積的關(guān)系進(jìn)行了定量推導(dǎo)。通過對影響水量變化的自然及社會經(jīng)濟(jì)因子的分析，篩選出導(dǎo)致湖泊水量變化的驅(qū)動因子。在此基礎(chǔ)上，建立了驅(qū)動因子與反映水量變化的湖泊面積的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并預(yù)測了未來5年湖泊演化的趨勢。
　　 主要研究結(jié)論如下：
　　 （1）應(yīng)用SWAT分布式水文模型對研究區(qū)域兩個不同時期的徑流量進(jìn)行了模擬。經(jīng)模擬驗證，模擬結(jié)果較好的反映了流域徑流的實際情況。研究結(jié)果表

4、明：相同氣象條件下，不同土地利用格局對湖泊水量變化影響有明顯的影響，假定在同一氣象條件下，研究區(qū)2008年湖泊群水量變化是1998年的2.27倍；相同土地利用格局，不同氣象氣象條件，2008年水量變化量是1998年的1.06倍；土地利用格局不同、氣象條件不同，2008年湖泊群水量模擬變化量是1998年的1.04倍，因湖泊群面積縮小，水位變化量是1998年的5.82倍。上述結(jié)果反映了土地利用格局改變、氣象條件的變化都會影響湖泊群水量的變化

5、。
　　 （2）研究區(qū)土地利用景觀格局分析。結(jié)果表明：不同時間尺度下景觀類型間的更替 轉(zhuǎn)化十分明顯，尤其是由旱地向水澆地、林地、草地的更替及湖泊向內(nèi)陸灘涂更替。在整個景觀格局中，旱地始終占有優(yōu)勢地位，但自1998～2008年，旱地的連通性下降，整個斑塊的破碎化程度增大。而水澆地的連接性增大，聚集度增高。說明研究區(qū)近十年來，退耕還林、還草的生態(tài)建設(shè)取得了一定的效果，水利工程建設(shè)和水澆地面積均有較大幅度增長，這也成為導(dǎo)致湖泊水面縮小

6、、水量遞減的主要原因。
　　 （3）運(yùn)用回歸分析方法，對研究區(qū)自然、社會經(jīng)濟(jì)因子與湖泊面積間的關(guān)系進(jìn)行研究，以確定湖泊群水量變化的驅(qū)動因子。其回歸方程為：Y=0.01395X1+0.09382X2-0.30281X3-0.20308X4-0.13027X5+0.39392X6，在a=0.0001水平下，相關(guān)系數(shù)R=0.998834,達(dá)極顯著水平。通過權(quán)重分析機(jī)井?dāng)?shù)量、蔬菜產(chǎn)量、水澆地面積這三個反映社會經(jīng)濟(jì)條件的因子作為影響湖泊群

7、水量變化的主導(dǎo)驅(qū)動因子。
　　 （4）利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立機(jī)井?dāng)?shù)量、蔬菜產(chǎn)量、水澆地面積與湖泊面積的相互關(guān)系的非線性模型，并利用所建模型對該系統(tǒng)未來湖泊群水量變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)模型運(yùn)算，到2015年湖泊面積將縮減到1599.907公頃，該結(jié)果比1998年減少了近9512公頃，比2008年減少了約2422公頃，1998年到2008年湖泊群面積的遞減率709公頃/年，2008年到2015年湖泊面積的遞減率346公頃/年。從總體上看湖泊

8、群面積呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，湖泊群水量的變化為負(fù)值，儲水量也逐年減少。
　　 （5）在研究區(qū)，大湖泊的面積不斷縮小，小湖泊趨于干涸。通過上述的研究可以確定人類活動是張北湖泊群演化的主導(dǎo)驅(qū)動因子，氣候變化也有一定的影響。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增多，人類活動對自然的干擾會進(jìn)一步增強(qiáng)，湖泊群生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢也會隨之加劇。
　　 針對研究區(qū)所面臨的湖泊水量日益減少、面積不斷縮減，水資源匱乏的嚴(yán)峻現(xiàn)實，要采取一系列可持續(xù)發(fā)展對