黑河流域生态需水量机理及时空分布研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵传燕 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 黑河流域 生态需水量 生态变量空间化 分布式模型 潜在自然植被 青海云杉 潜在蒸散发 最大灌溉量 |
| 其他题名 | Study on the Mechanism and the Temporal and Spatial Distribution of Ecological Water Requirement in Heihe River Basin |
| 中文摘要 | 黑河流域位于我国西北内陆区，是正处于水土资源大规模开发利用，生态环境正在恶化，但尚未造成灾难性破坏的地区，如何在充分认识生态环境演变规律的基础上，采取科学有效的措施遏止生态环境的继续恶化，建立经济、社会与生态环境可持续的发展模式，是当前干旱区资源与环境研究的重要课题。本研究试图以流域为单元，在实验观测和生态耗水机理研究的基础上，根据区域自然条件的分异规律，研究区域生态需水量的时空分布规律及机理，对最终确定流域生态保护目标、措施与方案提供科学支撑。黑河从发源地到居延海横跨三种不同的自然环境单元，流域面积达14.29万km~2，不同的地理单元有着不同的生态环境问题及产生根源。了解自然条件的本底是我们解决问题的关键，因此收集基础数据是该项研究工作的第一步。收集到18个站点的多年平均气温数据，43个站点的多年降水量数据，为充分了解黑河流域的水热条件奠定了基础。遥感卫星图像、土壤类型和土地利用类型数据的获取为土地利用现状，现状植被分布的提取提供了保证。高分辨率的DEM是生态模拟的基础。利用基础数据和模型进行区域生态需水量时空分布规律研究，其主要研究内容和研究成果如下：（1）生态因子时空分布规律：降水自南向北明显减少；降水量随着海拔高度的增加而增加，并且在3200m以下降水量的递增很快，在5-8月中，7月的降水量最大（46-145.4mm），5月份的降水量最小（25.2-64.5mm）。从年降水量看，河流出口和西部地区降水量较低（200一300mm），海拔较高的地区年降水量较大（400-700mm），个别地区可达到700mm以上。经相关分析发现，气温与海拔高度关系呈显著相关，与纬度和经度的关系不显著，在SPSS软件的扶助下建立海拔高度、经度和纬度三种因子的气温统计模型，同时考虑地形对气温的影响，对统计模型予以地形校正。土壤湿度是局部小地形与区域尺度的降水量的叠加，由北向南在增加，由东向西减少，在海拔高度相同的情况下沟谷大于坡地。海拔较高处大于低海拔地区。总之，大的趋势相当于降水的时空变化，在小范围内，土壤湿度状态受局部小地形的影响。（2）青海云杉是黑河上游地区的建群种，对水源涵养起着举足轻重的作用。由于人类的活动，青海云杉分布区受到极大的干扰。利用现状分布提取生境空间，反演潜在自然植被的空间分布，以达到鉴定生态恢复的1河流城生态禽水童机理及时空令布研究范围。提取生境空间的生态因子变化范围为：平均七月份的气温在8.5℃＜T_(July)<13.5C，平均年降水量在370mm＜Ponnuol＜660mm，土壤湿度在2.3m~3／myr-4.5m~3／m，短波太阳辐射七月份为3.8mmm"2day"I-7.8mmm一Zday一l。从海拔高度上界定，青海云杉林分布为2600m-3400m，根据调查，青海云杉的最适环境分布在2650m-3100m。（3）根据实际调查数据调整空气动力阻力和冠层气孔阻力，利用Penman-Monteith方程计算青海云杉林不同生长阶段的生态需水量。由生长期土壤含水量和降水量之和与生态需水量相比发现：在青海云杉林分中，水分的供给大于水分的需要，在树龄140的林分中，水分的供需接近于平衡，在幼年期，水分的供应远远大于水分的需求；而在阳坡草地环境中，水分供给小于青海云杉林的生态需水量（50年龄的林地除外），水分的缺乏使得该物种不能在该环境中分布的最主要原因。本研究还试图利用异速生长函数估算青海云杉的生态需水量，计算结果龄阶在64的林分生长季节（5-8月）最大需水量为400mm。（4）在黑河中游，通过多种模型的对比研究发现：FAO-Penman模型模拟潜在蒸散发精度最高，模型所需要的参数空间化后，利用地图代数运算获取黑河中游潜在蒸散发的空间分布。根据小麦不同时期的作物系数计算小麦实际最大生态需水量。调整作物系数和土壤系数，计算玉米实际最大生态需水量。计算结果为：春小麦需水量从东南向西北增加，在民乐和山丹的中南部小麦需要灌溉430-550mm，张掖市需要灌溉550-600mm，临泽和高台的中部需要600-640mm，高台的北部和酒泉部分地区需要灌溉640-700mm。在生长季节临泽玉米实际需水量为：0.54mm／day至7.69mm／day，2004年计算玉米的总灌溉量达611.5mm。玉米的生长初期、生长期、发育期和成熟期平均需水量为1.09mmday~(-1)、3.67mmday~(-1)、5.49mmday~(-1)和3.33mmday~(-1)。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 136 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22072]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵传燕. 黑河流域生态需水量机理及时空分布研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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