民勤绿洲生态适宜程度评价与绿洲干旱驱动机制解析

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荒漠绿洲是干旱半干旱地区人类生存的基本环境。随着人口的持续增长,人类对资源的无序掠夺造成荒漠绿洲生态环境日益恶化,可持续发展成为当下唯一能有效缓解生态环境恶化走向的发展方式。人类与生态环境和谐有序共存是当下和未来发展的目标。本文通过准确定位民勤绿洲现状,运用系统工程理论和统计学原理进行数据处理和分析,基于层次分析理论构建了该区生态适宜程度识别指标体系,并从气象干旱、水文干旱和农业干旱角度出发识别气象、水文、农业和社会经济干旱驱动因素,探讨了干旱驱动因子识别体系及干旱驱动机制,以期为科学应对干旱、保障国家水资源安全和支撑经济社会发展提供理论依据。主要研究成果如下:(1)确定了研究荒漠绿洲生态系统适宜程度的框架并制定了参评指标分级标准范围。从系统工程理论出发,采用层次分析法确定了指标研究框架,分别计算了水文水资源、气象因素、生态建设、社会经济和人口发展5个准则层及19个相关指标的权重系数。综合相关文献及国内外现行标准,制定了各参评指标分级标准范围。通过专家评分及相关科研人员评分意见统计,对荒漠绿洲生态系统进行了分级并赋值。(2)构建了民勤绿洲生态系统适宜程度指标体系。运用综合指标法构建了民勤荒漠绿洲生态系统适宜程度识别指标体系,并对2010年到2015年的生态系统适宜性进行综合评价。结果表明,适宜性综合得分值分别为32.73、37.84、50.73、58.22、75.23、80.79,适宜程度从2010年的低分值不适宜程度过渡到2013年稳定程度再到2015年低分值较适宜程度,综合得分增长率高峰分别是2012年的25.41%和2014年的22.61%,2015年增速放缓,增长率下降为6.88%。对各指标层的分析结果发现,水文水资源对生态适宜程度的影响最大,生态建设次之。(3)建立了荒漠绿洲干旱驱动分析框架,提出了干旱驱动定量分析方法。基于主成分分析法,从准则层和目标层着手,探究造成气象、水文、农业、社会经济干旱的原因及作用方式。综合21个指标提取4个互相独立的主成分,累计方差贡献率高达98.255%,由此对整个区域的干旱驱动机制进行了分析。结果表明:研究期内,X1年降水、X2年蒸发、X8地下水位、X10民调水量、X11上游来水量、X13耕地面积、X14有效灌溉面积、X21万元工业增加值用水量等是民勤荒漠绿洲干旱的主要驱动力,对干旱的影响程度排序依为:X8>X2/X11>X13/X14>X1>X21>X10。(4)揭示了气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱的驱动因素及其内在联系。本研究中,年蒸发量X2、年均温X4是影响气象干旱主要驱动因素,水文干旱则更依赖于出库水量X9、民调水量X10的变化。农业干旱主要是由X13耕地面积与X14有效灌溉面积的增大所引起。社会经济发展用水量成为社会经济干旱的主要影响因素。界定了气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱的概念,探讨了不同干旱之间的联系,明晰了民勤绿洲干旱环境是以水为导向,由多种指标互相作用、相互渗透的循环演进所引起的。
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