基本信息
- 项目名称：
- 基于遥感技术的石河子垦区植被生态需水量研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本论文选取石河子垦区为研究区域，以中巴卫星影像和土地利用现状图为基础，运用遥感图像处理技术对研究区域植被进行了分类，计算了各类植被面积的转移矩阵，确定了石河子垦区不同植被生态需水定额量，通过面积定额法计算了石河子垦区植被生态需水总量，分析了石河子垦区植被生态需水量的数量变化和空间变化。其结果一方面可为玛纳斯河流域水资源的综合开发和管理提供理论依据；另一方面可为生态需水理论的完善提供一些探索依据。
- 详细介绍：
- 本论文选取石河子垦区为研究区域对植被生态需水进行研究，以2008年中巴卫星影像和2003年的土地利用现状图为基础，运用遥感图像处理技术对研究区域植被进行了分类，计算了各类植被面积的转移矩阵，分析了各类植被面积的变化，并结合确定的石河子垦区不同植被生态需水定额量，通过面积定额法计算了石河子垦区植被生态需水量，分析了石河子垦区植被生态需水量的数量变化和空间变化。结果表明:研究区内耕地的需水量最大，草地的其次，林地的最小；植被生态需水量主要集中在绿洲的中部，边缘部分比较少。这表明石河子垦区人工植被的生态需水量最大，因此，适当退耕还林、退耕还木，采用节水灌溉方式对减缓石河子垦区水资源的供需矛盾具有重要意义，其结果为石河子垦区生态需水利用及保护提供了重要依据。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1.目的：（1）应用遥感与GIS等技术，计算石河子垦区的生态需水量（2）通过生态需水的研究与计算，提出区域水资源合理利用的建议 2.思路：（1）明确生态需水的概念；了解干旱区生态需水的研究现状，明确生态用水的指标；（2）了解计算生态需水量的方法，计算生态需水量在研究中的优势（3）应用遥感技术获得研究区域各种植被类型的面积数据；计算石河子垦区的生态需水量（4）提出区域水资源合理利用的建议。
科学性、先进性及独特之处
- 1.作品的先进性：本论文采用3S技术，结合面积定额法对石河子垦区的生态需水进行科学的调查、计算与分析，在技术上方法上具有一定的先进性。 2.作品的独特性：本论文运用遥感技术和面积定额法相结合的方法来计算生态需水量增加了计算生态需水量数据的途径和方法，具有提高计算结果精度的现实意义，而且由于其时效性的特点使得利用遥感技术能够及时的估算出某一区域的植被生态需水量。
应用价值和现实意义
- 1.实际应用价值：利用遥感技术研究植被生态需水量具有一定的优势。通过遥感技术增加了面积定额法数据的途径和方法，具有提高计算结果精度的现实意义，其时效性的特点使得利用遥感技术能够及时的估算出某一区域的植被生态需水量。 2.现实意义：本文以石河子垦区为例，进行植被生态需水的估算，为玛纳斯河流域水资源的综合开发和管理提供理论依据，也为生态需水理论的完善提供一些探索依据。
学术论文摘要
- 植被生态需水研究已成为水资源优化配置和生态环境建设中的热点问题。选取石河子垦区为研究区域，以2008的中巴卫星影像和2003年的土地利用现状图为基础，运用遥感图像处理技术对研究区域植被进行了分类，计算了各类植被面积的转移矩阵，分析了各类植被面积的变化，并结合确定的石河子垦区不同植被生态需水定额量，通过面积定额法计算了石河子垦区植被生态需水量，并分析了石河子垦区植被生态需水量的数量变化和空间变化。结果表明，研究区内耕地需水量最大，林地最小，草地其次，植被生态需水量主要集中在绿洲的中部，边缘部分比较少。这表明石河子垦区人工植被的生态需水量最大，因此，适当退耕还林、退耕还木，采用节水灌溉方式对减缓石河子垦区水资源的供需矛盾具有重要意义。
获奖情况
- 该作品在石河子大学学报（自然科学版），2011年第2期发表
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 陈亚宁，郝兴明，李卫红，等.干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题[J].地理科学进展，2008，23(7)：732-738. [2] 郝博，粟晓玲，马孝义，等.干旱区植被生态需水的研究进展[J].2009，20（4）：1-5. [3] 胡广录，赵文智，谢国勋.干旱区植被生态需水理论研究进展[J].地球科学进展，2008，23（2）：193-200. [4] 郭巧玲，杨云松，陈志辉，等.额济纳兰州植被生态需水及其估算[J].水资源与水工程学报，2010，21（3）：80-84. [5] 赵文智，常学礼，何志斌，等.额济纳荒漠绿洲植被生态需水量研究[J].中国科学:D辑，2006，36(6)：559-566. [6] 贾宝全，张志强，张红旗，等．生态环境用水现状、问题分析与基本构架探索[J].生态学报，2002，22(10)：1734-1740. [7] 严登华，何岩，王浩，等.生态水文过程对水环境影响研究述评[J].水科学进展，2005，16(5)：747-752. [8] Rodriguez-Iturbe I, Proporato A, Laio F. Plants in water-controlled Ecosystems: Active Role in Hydrologic Processes and Response to Water Stress,I. Scope and general outline[J].Advances in Water Resources, 2001, 24: 695-705. [9] Pruitt W O. Doorenbos J. Corp Water Requirements: FAO Irrigation and Drainage Paper[R].Rome: FAO, 1977. [10] 严登华，王浩，王芳．我国生态需水研究体系及关键研究命题初探[J].水利学报，2007，38(3)：267-273.
同类课题研究水平概述
- 近年来植被的生态需水问题已成为植被生态恢复和重建研究领域的热点问题。陆地植被生态需水的研究则侧重于大气土壤植被之间的生态水文过程的研究。20世纪20年代开始了对农作物需水的研究，并以此为基础建立了不同条件下农作物、森林和草地生态需水的计算和预报模型。国内生态需水的研究最早是从20世纪90年代开始于西北地区水资源综合开发和利用中，主要研究生态比较脆弱的干旱半干旱地区的河道外植被生态需水。很多学者围绕生态需水量的概念和估算开展了大量研究工作，取得了不少科研成果，得出了不同流域的植被生态需水量计算结果，以新疆为背景对干旱区生态用水的概念和分类进行详尽的阐述，探讨了生态环境用水的必要性。研究植被生态需水的理论主要有：生态适应性理论、系统阈值理论、水文循环水量平衡理论、农业气象理论。这些理论已在植被生态需水的研究中得到应用。生态需水计算方法研究方面，我国干旱区植被生态需水常采用的研究方法有直接计算发、间接计算法、水量平衡法和基于遥感与地理信息系统的研究方法。这些方法各有有缺点，直接计算法适用于基础工作较好的地区与植被类型，间接计算法仅适用于降水量稀少、植被生长完全依赖地下水维持的干旱区域，水量平衡法比较适合中小闭合流域生态环境需水的计算， Whipple建议用计算机技术进行基础分析和系统模拟。随着计算机技术的发展，基于遥感和地理信息系统技术对区域生态需水进行计算及分析正在研究之中。石河子垦区地隶属于玛纳斯河流域，是新疆最为典型的绿洲农业区。20世纪50年代以来，由于流域上、中游对水资源的过度开采，使进入下游的水量显著减少，尾间湖泊逐渐消失、地下水位下降、植被退化、天然绿洲萎缩、土地荒漠化发展迅速，以土地荒漠化、植被退化为代表的生态环境恶化已严重影响到制约流域经济与社会的可持续发展。石河子垦区是玛纳斯河流域水资源的主要使用者，在入境水量有限的情况下，如何合理分配农业灌溉用水与生态用水，成为维护、恢复研究区生态系统的关键。本文以石河子垦区为例，进行植被生态需水的估算。一方面为玛纳斯河流域水资源的综合开发和管理提供理论依据；另一方面为生态需水理论的完善提供一些探索依据。
